EP1107272A2 - Hybrid circuit breaker - Google Patents

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EP1107272A2
EP1107272A2 EP00811069A EP00811069A EP1107272A2 EP 1107272 A2 EP1107272 A2 EP 1107272A2 EP 00811069 A EP00811069 A EP 00811069A EP 00811069 A EP00811069 A EP 00811069A EP 1107272 A2 EP1107272 A2 EP 1107272A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit breaker
hybrid circuit
chamber
quenching
breaker according
Prior art date
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Granted
Application number
EP00811069A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1107272A3 (en
EP1107272B1 (en
Inventor
Max Dr. Claessens
Klaus-Dieter Dr. Weltmann
Leopold Ritzer
Ekkehard Dr. Schade
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.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
ABB T&D Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG, ABB T&D Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Publication of EP1107272A2 publication Critical patent/EP1107272A2/en
Publication of EP1107272A3 publication Critical patent/EP1107272A3/en
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Publication of EP1107272B1 publication Critical patent/EP1107272B1/en
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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
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches
    • 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
    • H01H33/14—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • H01H33/143—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc of different construction or type

Definitions

  • the invention is based on a hybrid circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • a hybrid circuit breaker is known from the document EP 0 847 586 B1, which can be used in an electrical high-voltage network.
  • This hybrid circuit breaker has two quenching chambers connected in series, of which a first is filled with SF 6 gas as the quenching and insulating medium, and a second is designed as a vacuum interrupter.
  • the second quenching chamber is surrounded by SF 6 gas.
  • the main contacts of the two quenching chambers are actuated simultaneously via a lever mechanism by a common drive.
  • Both quenching chambers have a power current path in which the main contacts which are resistant to erosion lie, and in parallel a nominal current path, this nominal current path having only a single point of interruption.
  • the rated current path is always interrupted first, after which the current to be switched off commutates to the power current path. The power current path then continues the current until it is definitely switched off.
  • This hybrid circuit breaker burns when it is switched off Arcs that always occur in the vacuum interrupter, for example during the same period of time as in the gas-filled first Extinguishing chamber, which means that the main contacts of the Vacuum interrupter of a comparatively high and long continuous current load and associated with a high Wear are subject to what is comparatively common Requires revision work, whereby the Availability of the hybrid circuit breaker is limited.
  • This hybrid circuit breaker needs a comparatively high drive energy since, depending on that in the gas-filled first switching chamber used switching principle, the drive entirely or partially that for intensive blowing of the arc must generate the necessary high gas pressure. Such a special one powerful drive is comparatively expensive.
  • the first With this hybrid circuit breaker, the first becomes steep Rise in recurring voltage essentially from that second quenching chamber designed as a vacuum interrupter held.
  • the consolidation of the extinguishing section of the first The extinguishing chamber can therefore be relatively slow here done, which means that the blowing is the first Extinguishing chamber may be much less intense than in conventional circuit breakers.
  • the pressurized for blowing the arc Gases therefore have to use considerably less energy.
  • the advantages achieved by the invention are there too see that the hybrid circuit breaker at the same Power switching capacity with a much weaker and so that cheaper drive can be equipped.
  • the hybrid circuit breaker is in series with at least two switched, from a common drive or from separate Actuators operated with different extinguishing media filled quenching chambers, the quenching and Isoliermedium the first arcing chamber, the second arcing chamber isolating surrounds.
  • Means are provided, which at Switching off a technically meaningful voltage distribution ensure via the two quenching chambers.
  • means provided that a time when switching off Advance the movement of the first arcing chamber in relation to the Ensure movement of the second arcing chamber.
  • the extinguishing and insulating medium of A gas or a gas mixture is used in the first quenching chamber.
  • At least one vacuum interrupter is used as the second quenching chamber intended.
  • For the second arcing chamber can also other switching principles are used.
  • Embodiments of this hybrid circuit breaker 1 show a very simplified first Embodiment of a hybrid circuit breaker 1 in switched on state.
  • This hybrid circuit breaker 1 has two arcing chambers 2 and 3 connected in series, the mounted here extends along a common longitudinal axis 4 and are arranged concentrically to this. It is quite possible, the extinguishing chambers 2 and 3 in others Embodiments of this hybrid circuit breaker 1 different, angled longitudinal axes to arrange. It is even conceivable that the variant with angled longitudinal axes, these longitudinal axes not only in on one level or in two arranged parallel to each other Levels lie, but also that these levels are below cut at a constructively sensible angle.
  • the hybrid circuit breaker 1 is not one shown drive via a drive linkage 5, which electrically insulating material is driven.
  • a conventional energy storage drive can be provided for the drive become.
  • This variant is as particularly economical to look at and also makes it possible it, with simple means the contact speeds of the Hybrid circuit breaker 1 to the particular one adapt operational requirements.
  • a gear 6 is arranged, which the movements of the two quenching chambers 2 and 3 with each other linked and the movements are technically meaningful coordinated.
  • the drive linkage 5 is one of the quenching chambers 2 and 3 of the support isolator 7 carrying the hybrid circuit breaker 1 protected against environmental influences.
  • the post insulator 7 is pressure-tight on the ground side with the drive, not shown connected, on the extinguishing chamber side it is connected to a metallic one Provided flange 8 with a first metallic Connection flange 9 is screwed.
  • Via the connection flange 9 is the drive side of the arcing chamber 2 with the electrical network connected.
  • With the connecting flange 9 a first end flange 10 of an arcing chamber housing 11 screwed.
  • the arcing chamber housing 11 is cylindrical, designed pressure-tight and electrically insulating, it extends along the longitudinal axis 4 and surrounds the two Arcing chambers 2 and 3 and the transmission 6. Das The arcing chamber housing 11 faces the first end flange 10 opposite side a second metallic end flange 12 with a second metallic connection flange 13 is screwed. About the connecting flange 13 is the Drive facing away from the extinguishing chamber 3 with the electrical network connected. Between the end flange 12 and the connecting flange 13 becomes a metallic support plate 14 held.
  • the connecting flange 9 is rigid and electrically conductive connected to the cylindrical metallic Support tube 15, which is arranged concentrically to the longitudinal axis 4 is.
  • the support tube 15 has openings, not shown, the gas exchange between the interior of the support tube 15 and serve the remaining quenching chamber volume.
  • the drive side inner part of the support tube 15 serves as a guide for a Guide part 16, which is connected to the drive linkage 5 is and this supports against the support tube 15.
  • the Guide part 16 is designed so that it the stroke h1 of Drive linkage 5 limited when the hybrid circuit breaker 1 is in the off position.
  • the drive linkage 5 is front with a metallic Contact tube 17 connected, which is a first movable Power contact of the first arcing chamber 2 represents.
  • the Shaft of the contact tube 17 has openings, not shown on the gas exchange between the inside of the Contact tube 17 and the interior of the support tube 15 serve.
  • the Contact tube 17 is on the side facing away from the drive resilient erosion fingers 18 which are tulip-shaped are arranged. Enclose the erosion fingers 18 and contact a metal burn pin 19.
  • the Burn-off pin 19 is axial in the center of the arcing chamber 2 extends and axially movable. The burn pin 19 always moves opposite to the direction of movement of the Contact tube 17.
  • the erosion pin 19 represents the second movable power contact of the first arcing chamber 2.
  • the support tube 15 has on the side facing away from the drive a taper 20 and a guide section 21 that the Contact tube 17 leads.
  • the guide section 21 is on the inside Provided spiral contacts, not shown, the flawless current transfer from the support tube 15 to the Allow contact tube 17.
  • the nozzle holder 22 encloses a compression volume 24.
  • the compression volume 24 is driven by a Check valve 25 completed by the Leadership 21 is held.
  • the check valve 25 has a valve disc 26, which at an overpressure in Compression volume 24 in the exit of the compressed gas the common for the two quenching chambers 2 and 3 Extinguishing chamber volume 27 prevented.
  • Check valve 28 is provided, the valve disc 29 at an overpressure in the compression volume 24 the exit of the compressed gas from this compression volume 24 allowed.
  • nozzle holder 22 In the nozzle holder 22 is facing away from the drive Side an insulating nozzle 30 held.
  • the insulating nozzle 30 is arranged concentrically around the erosion pin 19.
  • the Contact tube 17, the nozzle holder 22 and the insulating nozzle 30 form a one-piece assembly.
  • the nozzle narrow is arranged immediately in front of the erosion fingers 18 and the Insulating nozzle 30 opens into the erosion fingers 18 opposite direction.
  • the nozzle holder 22 points to the On the outside, a thickening 31 designed as a contact point on. On this thickening 31 are switched on State of the arcing chamber 2 sliding contacts 32 on.
  • This Sliding contacts 32 are connected to a cylindrical trained metallic housing 33, which by a stationary metal guide member 34 held becomes.
  • the holding disc 37 can, however, also consist of one Metal be made if the dielectric conditions in allow this area.
  • This washer 37 is one Rack 38 screwed in, which is parallel to the longitudinal axis 4 extends and which operates the transmission 6.
  • the rack 38 is in engagement with two gears 39 and 40, it will by a support roller 41 against these gears 39 and 40 pressed.
  • In the shaft of the by the guide member 34th guided burn pin 19 is a toothed groove embedded, in which the gear 39 engages.
  • Another Support roller 42 presses the shaft of the erosion pin 19 against that Gear 39.
  • the gear 40 actuates one with it movably coupled lever 43 the second arcing chamber 3.
  • the Lever 43 is coupled to the connecting part 44, which electrically conductive with the movable contact 36 of the second Arcing chamber 3 is connected.
  • the second arcing chamber 3 is shown here schematically as Vacuum interrupter shown.
  • the arcing chamber 3 is from insulating medium, which is the common quenching chamber volume 27 fills, surround.
  • the arcing chamber 3 has a fixed one Contact 45 on the electrically conductive with the support plate 14 connected is.
  • the support plate 14 is used to fix the Extinguishing chamber 3.
  • the extinguishing chamber 3 has an insulating housing 46 on the inside of the arcing chamber 3 from Extinguish chamber volume 27 pressure-tight. Here it is Insulating housing 46 shown partially cut away.
  • the wall of the insulating housing 46 is covered with a resistance coating 47 provided. This, for those necessary when switching off Control the distribution of the recurring voltage across the Resistance coating 47 provided in both arcing chambers 2 and 3 can be on the inner or outer surface of the Insulating housing 46 may be applied. Through this cheap, very space-saving design of the resistance covering 47 the dimensions of the second arcing chamber 3 can be advantageous be kept small.
  • the ohmic resistance of the Resistance coating 47 is in the range between 10 k ⁇ and 500 k ⁇ , the resistance value of 100 k ⁇ proven.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the second arcing chamber 3, which is designed here as a vacuum interrupter, in strong simplified representation.
  • This vacuum interrupter is with a cylindrical, electrically conductive Screen 49 provided, the switching residues of the Insulating housing 46 or keeps away from the resistance covering 47.
  • the Shield 49 is connected by means of an electrically conductive bridge 50 the potential center of the resistance coating 47 connected, it lies on it when it is switched off Potential.
  • the contacting of the bridge 50 with the Resistance coating 47 is carried out by means of a Resistance coating 47 applied conductive varnish.
  • the resistance coating 47 can be in strips on the inner or outer surface of the insulating housing 46 applied , but it can also cover the entire surface with the Resistance coating 47 may be coated.
  • the resistance covering 47 here has a matrix made of epoxy resin on, in which, evenly distributed, soot and spherical Glass particles are stored.
  • the soot serves as an electric one Head, with the amount of soot added, the Resistance value of the resistance coating 47 set.
  • the spherical glass particles serve as filler, they have the Task, the coefficient of expansion of the resistance coating 47th to match that of the insulating case 46 to avoid that the thermal expansion occurs Resistance coating 47 detaches from the insulating housing 46.
  • the Resistance covering 47 can be prefabricated and then in that Insulating housing 46 glued in or glued on the outside, but it can also be used as a paste on the respective surface of the Insulated housing 46 are applied and then cured, being very good on the material of the insulating housing 46 is liable.
  • the insulating housing 46 used here is made of one Ceramic material made, but there are also others Insulating materials imaginable. During the curing process then the insulating housing 46 is also heated.
  • the one used for the matrix of the resistance coating 47 Casting resin can be one of the groups of anhydride hardened Epoxy resins, unsaturated polyester resins, acrylic resins and the polyurethane resins. But it is also possible an electrically conductive silicone resin with accordingly conductivity set as resistance coating 47 to use.
  • the spherical fillers Glass particles have a diameter of 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, with a good average distribution in the range between 10 ⁇ m and 30 ⁇ m. Spherical glass particles are advantageous used that already coated with an adhesion promoter are, because then the connection between the cast resin matrix and the spherical glass particles is particularly intimate, so that a very homogeneous resistance coating 47 is formed. In Combination with the spherical glass particles or without these are other mineral and other inorganic Fillers can be used.
  • the common quenching chamber volume 27 is filled with an electrically insulating, electronegative gas or gas mixture which serves both as the quenching medium for the first quenching chamber 2 and as the insulating medium.
  • the filling pressure is in the range from 3 bar to 22 bar, preferably 9 bar filling pressure is provided.
  • Pure SF 6 gas or a mixture of N 2 gas with SF 6 gas is used as the extinguishing and insulating medium.
  • the hybrid circuit breaker 1 When switched on, the hybrid circuit breaker 1 the current via the following, referred to as the nominal current path Current path: connecting flange 9, support tube 15, nozzle holder 22, Housing 33, guide part 34, line of action 35, connecting part 44, movable contact 36, fixed contact 45, Support plate 14 and connecting flange 13.
  • the hybrid circuit breaker 1 must be designed for comparatively high nominal currents, also parallel to the second quenching chamber 3, a separate, for high nominal currents to provide suitable nominal current path.
  • the drive moves that Contact tube 17 and with this the insulating nozzle 30 to the left.
  • the erosion pin 19 moves simultaneously with this movement driven by the rack 38 via the gear 39, in opposite direction to the right while the housing 33 and the guide member 34 remain stationary.
  • the Thickening 31 of the nozzle holder 22 from the Has separated sliding contacts 32 of the housing 33 is the above specified nominal current path is interrupted and the one to be switched off Current now commutates to the one inside Power track.
  • the power current path carries out following switch parts: connecting flange 9, support tube 15, Guide section 21, contact tube 17, erosion pin 19, Guide part 34, line of action 35, connecting part 44, movable contact 36, fixed contact 45, support plate 14 and connecting flange 13.
  • T v (t Libo min - t 1 ) ms.
  • t Libo min is the minimum possible arc time in ms for the gas-blown extinguishing chamber 2, which is determined by the network data of the respective place of use of the hybrid circuit breaker 1 and the properties of the hybrid circuit breaker 1, for example by its own time.
  • the time t 1 is in the range from 2 ms to 4 ms.
  • This time delay T v is forcibly generated by the transmission 6.
  • the second arcing chamber 3 also has a much smaller stroke h2 than the arcing chamber 2, as can be seen from FIG.
  • the check valve 25 prevents leakage of the compressed gas on that facing away from the insulating nozzle 30 Side of the compression volume 24 in the common Arcing chamber volume 27. Flow through the check valve 28 already a comparatively small amount of the compressed Gases in the arc room 48, if there are Allow pressure ratios.
  • the diameter of the throat the insulating nozzle 30, the diameter of the erosion pin 19, the at the beginning of the switch-off movement a substantial part this nozzle event, and also the outflow cross section through the erosion fingers 18, closes, and the inner diameter of the contact tube 17 are coordinated so that always enough gas or gas during the blowing of the arc Mixture of non-ionized and ionized gas from the Arc space 48 is discharged, so that there is only one in Compared to conventional circuit breakers essential can build up smaller gas pressure.
  • the level of this gas pressure is determined so that the outflow velocity from the Arc space 48 generally in the area below the Sound limit.
  • check valve 28 prevents the heated and pressurized gas flows into the compression volume 24 and can be saved there.
  • the heated and pressurized gas instead flows through the Interior of the contact tube 17 and the other through the Isolating nozzle 30 into the common quench chamber volume 27. Die
  • blowing of the arc only begins if the intensity of the arc and thus the pressure in the Arc space 48 has subsided to the extent that Check valve 28 can open, i.e. the pressure in Compression volume 24 is then higher than the pressure in the Arc room 48.
  • the extinguishing and insulating medium also flows into this case during the blowing of the arc with a Flow rate in the area below the Speed of sound lies.
  • the hybrid circuit breaker 1 is the arc space 48 of the first arcing chamber 2 is designed in such a way that there is very little dead volume, so none noteworthy storage of the arc itself pressurized gas can occur, and as a result no noteworthy support for the blowing of the arc done by self-generated pressurized gas, because only in this way is it possible to determine a flow velocity in the Subsonic area when blowing the arc too guarantee.
  • the extinguishing chambers 2 and 3 have extinguished the arc, occurs between the erosion fingers 18 and the erosion pin 19 the extinguishing chamber 2, or between the movable contact 36 and the fixed contact 45 arcing chamber 3 each Part of the recurring tension.
  • the switching distance of the Vacuum interrupter solidifies immediately after Always delete faster than the switching distance of one Gas switch, so that the vacuum interrupter at the beginning of the steep increase in recurring voltage the larger Will take part of this tension.
  • the division of the recurring voltage on two connected in series Extinguishing chambers is usually due to the own capacities of the determined both quenching chambers.
  • the comparatively high resistance of the resistance coating 47 which is arranged parallel to the second arcing chamber 3, precisely defined that the division of the recurring voltage on the two quenching chambers 2 and 3 in such a way that the larger part of the recurring voltage is applied to the second arcing chamber 3. Only then takes place in the further course of the switch-off process the first quenching chamber 2 the majority of the recurring voltage, which then the hybrid circuit breaker 1 applied in total. When the Hybrid circuit breaker 1 holds the first arcing chamber 2 predominant part of the applied voltage. In the Interpretation of this ohmic voltage control is based on it paid attention to the fact that in the second quenching chamber 3 in the increase of recurring voltage no reignitions occur can.
  • the hybrid circuit breaker 1 is in shown switched off state.
  • the Hybrid circuit breaker 1 When turning on the Hybrid circuit breaker 1 always closes the second one first Extinguishing chamber 3, namely without current being applied. This Advance in time is ensured by the gear 6. Only move after the second arcing chamber 3 is closed the two moving contacts of the power track the first arcing chamber 2 towards each other. If the Appropriate pre-ignition distance is reached Starting arc and closes the circuit. The two movable contacts of the power circuit Arcing chamber 2 continue to move towards each other until they move to contact. Only then is the nominal current path closed and takes over the further flow of current through the arcing chamber 2. The two movable contacts of the power track Fire chamber 2 move a little further until they have finally reached the final switch-on position.
  • a compression volume 24 for the generation of the for Blowing the arc of the necessary pressurized gas As the first quenching chamber 2, apart from the one described, a compression volume 24 for the generation of the for Blowing the arc of the necessary pressurized gas provided embodiment, further embodiments are used, such as: an extinguishing chamber with a separate-n storage volume for storing the through Arc support generated gas portion, which with the Compression volume interacts, or with an arcing chamber an only partially compressible storage volume for the Storage of the generated by arc support Gas fraction, or an extinguishing chamber with only a partial compressible blowing volume at which the pressurized Gas is generated entirely without arc support.
  • Hybrid circuit breaker 1 is the second arcing chamber 3 at Switch off also in relation to the first arcing chamber 2 opened with a time delay and when switched on closed temporarily, as already described. Furthermore, any of those described here Embodiments of the driving forces when switching off a differential piston are additionally supported. By this measure can easily meet the need mechanical drive energy further reduced and the drive be further reduced.

Landscapes

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Abstract

This hybrid circuit breaker has at least two series-connected arcing chambers which are operated by a common drive or by separate drives and are filled with different arc extinguishing media. Means are provided which ensure a sensible voltage distribution between the first and the second arcing chamber in the course of a switching process. At least one vacuum switching chamber having an insulating housing, is provided as the second arcing chamber. The aim is to provide a hybrid circuit breaker wich can be produced economically and which has high availability. This is achieved, inter alia, in that means are provided which ensure that the movement of the contacting arrangement of the first arcing chamber precedes the movement of the contact arrangement of the second arcing chamber during a disconnection process, and that the movement of the contacting arrangement of the second arcing chamber precedes the movement of the contact arrangement of the first arcing chamber during a connection process. The second arcing chamber is permanently bridged by a non-reactive resistor, which is in the form of a resistance coating applied to the inner wall or the outer wall of the insulating housing of the second arcing chamber.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung geht aus von einem Hybridleistungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a hybrid circuit breaker according to the preamble of claim 1.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus der Schrift EP 0 847 586 B1 ist ein Hybridleistungsschalter bekannt, der in einem elektrischen Hochspannungsnetz eingesetzt werden kann. Dieser Hybridleistungsschalter weist zwei in Reihe geschaltete Löschkammern auf, von denen eine erste mit SF6-Gas als Lösch-und Isoliermedium gefüllt ist, und eine zweite als Vakuumschaltkammer ausgebildet ist. Die zweite Löschkammer ist aussen von SF6-Gas umgeben. Die Hauptkontakte der beiden Löschkammern werden über ein Hebelgetriebe von einem gemeinsamen Antrieb simultan betätigt. Beide Löschkammern weisen eine Leistungsstrombahn, in welcher die abbrandfesten Hauptkontakte liegen, und parallel dazu eine Nennstrombahn auf, wobei diese Nennstrombahn nur eine einzige Unterbrechungsstelle aufweist. Beim Ausschalten wird stets zuerst die Nennstrombahn unterbrochen, worauf der abzuschaltende Strom auf die Leistungsstrombahn kommutiert. Die Leistungsstrombahn führt dann den Strom weiter bis zu dessen definitiver Abschaltung. A hybrid circuit breaker is known from the document EP 0 847 586 B1, which can be used in an electrical high-voltage network. This hybrid circuit breaker has two quenching chambers connected in series, of which a first is filled with SF 6 gas as the quenching and insulating medium, and a second is designed as a vacuum interrupter. The second quenching chamber is surrounded by SF 6 gas. The main contacts of the two quenching chambers are actuated simultaneously via a lever mechanism by a common drive. Both quenching chambers have a power current path in which the main contacts which are resistant to erosion lie, and in parallel a nominal current path, this nominal current path having only a single point of interruption. When switching off, the rated current path is always interrupted first, after which the current to be switched off commutates to the power current path. The power current path then continues the current until it is definitely switched off.

Bei diesem Hybridleistungsschalter brennt der beim Abschalten stets auftretende Lichtbogen in der Vakuumschaltkammer etwa während der gleichen Zeitdauer wie in der gasgefüllten ersten Löschkammer, was zur Folge hat, dass die Hauptkontakte der Vakuumschaltkammer einer vergleichsweise hohen und lange andauernden Strombelastung und damit verbunden einer hohen Abnutzung unterworfen sind, was vergleichsweise häufig Revisionsarbeiten erforderlich macht, wodurch die Verfügbarkeit des Hybridleistungsschalters eingeschränkt wird. Dieser Hybridleistungsschalter benötigt eine vergleichsweise hohe Antriebsenergie, da, je nach dem in der gasgefüllten ersten Löschkammer verwendeten Schaltprinzip, der Antrieb ganz oder teilweise den für die intensive Beblasung des Lichtbogens nötigen hohen Gasdruck erzeugen muss. Ein derartiger besonders kräftig ausgelegter Antrieb ist vergleichsweise teuer.This hybrid circuit breaker burns when it is switched off Arcs that always occur in the vacuum interrupter, for example during the same period of time as in the gas-filled first Extinguishing chamber, which means that the main contacts of the Vacuum interrupter of a comparatively high and long continuous current load and associated with a high Wear are subject to what is comparatively common Requires revision work, whereby the Availability of the hybrid circuit breaker is limited. This hybrid circuit breaker needs a comparatively high drive energy since, depending on that in the gas-filled first switching chamber used switching principle, the drive entirely or partially that for intensive blowing of the arc must generate the necessary high gas pressure. Such a special one powerful drive is comparatively expensive.

Nach dem Erlöschen des Lichtbogens verteilt sich die über diesem Hybridleistungsschalter auftretende wiederkehrende Spannung entsprechend der Eigenkapazitäten der beiden Löschkammern auf diese Löschkammern auf. Dies hat zur Folge, dass die zweite, als Vakuumschaltkammer ausgebildete, Löschkammer mit einem zu grossen Anteil der wiederkehrenden Spannung beaufschlagt wird, sodass diese zweite Löschkammer im Anstieg der wiederkehrenden Spannung durchzündet. Dieses Durchzünden kann bei einer Ausschaltung mehrmals auftreten. Das Durchzünden kann unerwünschte Schwingungsvorgänge im Hochspannungsnetz auslösen verbunden mit unerwünschten Spannungsanstiegen. Zudem werden durch das Durchzünden die Abbrandkontakte der Vakuumschaltkammer zusätzlich beansprucht, sodass ihre Lebensdauer verkürzt wird.After the arc is extinguished, it spreads over this recurring hybrid circuit breaker Voltage according to the capacities of the two Extinguishing chambers on these extinguishing chambers. As a consequence, that the second, designed as a vacuum interrupter, Extinguishing chamber with too large a proportion of the recurring ones Voltage is applied so that this second quenching chamber in the Rise of recurring voltage ignites. This Ignition can occur several times when switched off. Ignition can cause unwanted vibrations in the Trigger high-voltage network associated with unwanted Voltage increases. In addition, by igniting the Burning contacts of the vacuum interrupter additionally stressed, so that their lifespan is shortened.

Aus der Offenlegungsschrift DE 3 131 271 A1 ist ein Hybridschalter bekannt, bei dem die Spannungsverteilung über die beiden Schaltkammern mittels einer Kapazität, die parallel zur ersten, mit einem Gas isolierten und beblasenen Schaltkammer, geschaltet ist, und mittels eines nichtlinearen Widerstands, der parallel zur zweiten, als Vakuumschaltkammer ausgebildeten Schaltkammer, geschaltet ist. Beim Anstieg der wiederkehrenden Spannung unmittelbar nach der Unterbrechung des Lichtbogens stellen diese beiden Bauelemente sicher, dass zunächst die Vakuumschaltkammer mit dem grösseren Teil dieser wiederkehrenden Spannung beaufschlagt wird und diesen hält. Später übernimmt dann die erste Schaltkammer den grösseren Anteil der anliegenden Spannung. Diese beiden Bauelemente für die Steuerung der Spannungsverteilung benötigen ein vergleichsweise grosses Volumen im Inneren des Schaltergehäuses des Hybridschalters, sodass dieser ein vergleichsweises grosses und infolgedessen auch teures Schaltergehäuse benötigt.From the published patent application DE 3 131 271 A1 is a Hybrid switch known in which the voltage distribution over the two interrupters by means of a capacitance running in parallel the first, gas-insulated and blown Switching chamber, is switched, and by means of a non-linear Resistor, parallel to the second, as a vacuum interrupter trained switching chamber, is switched. As the recurring voltage immediately after the interruption of the arc, these two components ensure that first the vacuum interrupter with the greater part of it recurring voltage is applied and holds it. The first switching chamber then takes over the larger one Share of the applied voltage. These two components for the control of the voltage distribution need a comparatively large volume inside the Switch housing of the hybrid switch, so that this one comparatively large and consequently also expensive Switch housing required.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Die Erfindung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Hybridleistungsschalter zu schaffen, der preisgünstig zu erstellen ist und der eine hohe Verfügbarkeit aufweist.The invention as set out in the independent claims is marked, solves the task one To create hybrid circuit breakers that are inexpensive too is created and has high availability.

Bei diesem Hybridleistungsschalter wird der erste steile Anstieg der wiederkehrenden Spannung im wesentlichen von der zweiten, als Vakuumschaltkammer ausgebildeten Löschkammer gehalten. Die Wiederverfestigung der Löschstrecke der ersten Löschkammer darf demnach hier vergleichsweise langsam erfolgen, was bedeutet, dass die Beblasung der ersten Löschkammer wesentlich weniger intensiv sein darf als bei herkömmlichen Leistungsschaltern. Für die Bereitstellung des für die Beblasung des Lichtbogens nötigen druckbeaufschlagten Gases muss also wesentlich weniger Energie aufgewendet werden. Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, dass der Hybridleistungsschalter bei gleichem Leistungsschaltvermögen mit einem wesentlich schwächeren und damit preisgünstigeren Antrieb ausgerüstet werden kann. Ferner sind die in diesem Hybridleistungsschalter in der ersten Löschkammer auftretenden Drücke wesentlich geringer als bei herkömmlichen Leistungsschaltern, sodass auch die Isolierrohre und die übrigen druckbeaufschlagten Teile für geringere Belastungen ausgelegt werden können, wodurch eine wirtschaftlichere Ausgestaltung des Hybridleistungsschalters möglich ist. Ferner wirkt es sich vorteilhaft aus, dass die Strömungsgeschwindigkeit des in der ersten Löschkammer den Lichtbogen kühlenden Gases wegen der hier benötigten wesentlich weniger intensiven Beblasung im Unterschallbereich liegen kann, da dadurch die Menge des für die Beblasung bereitzustellenden druckbeaufschlagten Gases vergleichsweise klein gehalten werden kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Abbrandkontakte der zweiten Löschkammer, die hier als Vakuumschaltkammer ausgebildet ist, wegen der kürzeren Dauer der Strombelastung beim Ausschalten und wegen des Vermeidens des wiederholten Durchzündens beim Anstieg der wiederkehrenden Spannung eine grössere Lebensdauer aufweisen, was eine vorteilhaft verbesserte betriebliche Verfügbarkeit des Hybridleistungsschalters zur Folge hat.With this hybrid circuit breaker, the first becomes steep Rise in recurring voltage essentially from that second quenching chamber designed as a vacuum interrupter held. The consolidation of the extinguishing section of the first The extinguishing chamber can therefore be relatively slow here done, which means that the blowing is the first Extinguishing chamber may be much less intense than in conventional circuit breakers. For the provision of the pressurized for blowing the arc Gases therefore have to use considerably less energy. The advantages achieved by the invention are there too see that the hybrid circuit breaker at the same Power switching capacity with a much weaker and so that cheaper drive can be equipped. Further are the ones in this hybrid circuit breaker in the first Extinguishing chamber pressures significantly lower than at conventional circuit breakers, so that the insulating tubes and the rest of the pressurized parts for less Loads can be designed, creating a more economical design of the hybrid circuit breaker is possible. It also has an advantageous effect that the Flow rate of the in the first quenching chamber Arc cooling gas because of the needed here significantly less intensive blowing in the subsonic area may lie as this will increase the amount of air used for blowing comparatively pressurized gas to be provided can be kept small. Another advantage is there too see that the fire contacts of the second arcing chamber, the here is designed as a vacuum interrupter, because of shorter duration of the current load when switching off and because avoiding repeated flare-ups when the recurring voltage have a longer service life, which is an advantageous improved operational availability of the hybrid circuit breaker.

Der Hybridleistungsschalter ist mit mindestens zwei in Reihe geschalteten, von einem gemeinsamen Antrieb oder von separaten Antrieben betätigten, mit unterschiedlichen Löschmedien gefüllten Löschkammern versehen, wobei das Lösch- und Isoliermedium der ersten Löschkammer die zweite Löschkammer isolierend umgibt. Es sind Mittel vorgesehen, welche beim Ausschaltvorgang eine technisch sinnvolle Spannungsverteilung über die beiden Löschkammern gewährleisten. Ferner sind Mittel vorgesehen, welche beim Ausschaltvorgang einen zeitlichen Vorlauf der Bewegung der ersten Löschkammer gegenüber der Bewegung der zweiten Löschkammer sicherstellen. Beim Einschaltvorgang schliesst die zweite Löschkammer stets vor der ersten Löschkammer. Als Lösch- und Isoliermedium der ersten Löschkammer wird ein Gas oder ein Gasgemisch verwendet. Als zweite Löschkammer ist mindestens eine Vakuumschaltkammer vorgesehen. Für die zweite Löschkammer können jedoch auch andere Schaltprinzipien eingesetzt werden.The hybrid circuit breaker is in series with at least two switched, from a common drive or from separate Actuators operated with different extinguishing media filled quenching chambers, the quenching and Isoliermedium the first arcing chamber, the second arcing chamber isolating surrounds. Means are provided, which at Switching off a technically meaningful voltage distribution ensure via the two quenching chambers. Furthermore, means provided that a time when switching off Advance the movement of the first arcing chamber in relation to the Ensure movement of the second arcing chamber. At the Switching on always closes the second quenching chamber the first arcing chamber. As the extinguishing and insulating medium of A gas or a gas mixture is used in the first quenching chamber. At least one vacuum interrupter is used as the second quenching chamber intended. For the second arcing chamber, however, can also other switching principles are used.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The further refinements of the invention are the subject of 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.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Es zeigen:

  • Fig. 1 eine Ausführungsform eines stark vereinfacht dargestellten Hybridleistungsschalters im eingeschalteten Zustand, bei welcher der Lichtbogen in der ersten Löschkammer durch in einer Kolben-Zylinder-Anordnung komprimiertes Gas beblasen wird,
  • Fig. 2 diese Ausführungsform des stark vereinfacht dargestellten Hybridleistungsschalters im ausgeschalteten Zustand, und
  • Fig. 3 einen stark vereinfachten Schnitt durch eine Ausführungsform der in dem Hybridleistungsschalter eingesetzten Vakuumschaltkammer.
    • Show it:
  • 1 shows an embodiment of a hybrid circuit breaker shown in a highly simplified manner in the switched-on state, in which the arc in the first quenching chamber is blown by gas compressed in a piston-cylinder arrangement,
  • Fig. 2 shows this embodiment of the hybrid circuit breaker shown in greatly simplified form in the switched-off state, and
  • Fig. 3 is a greatly simplified section through an embodiment of the vacuum interrupter used in the hybrid circuit breaker.

    • Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht dargestellt bzw. nicht beschrieben.In all figures, elements with the same effect are the same Provide reference numerals. All for immediate understanding Elements not required by the invention are not shown or not described.

    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

    Die Figur 1 zeigt eine stark vereinfacht dargestellte erste Ausführungsform eines Hybridleistungsschalters 1 im eingeschalteten Zustand. Dieser Hybridleistungsschalter 1 weist zwei in Reihe geschaltete Löschkammern 2 und 3 auf, die hier entlang einer gemeinsamen Längsachse 4 erstreckt montiert und konzentrisch zu dieser angeordnet sind. Es ist durchaus möglich, die Löschkammern 2 und 3 bei anderen Ausführungsformen dieses Hybridleistungsschalters 1 auf verschiedenen, gegeneinander abgewinkelten Längsachsen anzuordnen. Es ist sogar vorstellbar, dass bei der Variante mit abgewinkelten Längsachsen diese Längsachsen nicht nur in einer Ebene oder in zwei parallel zueinander angeordneten Ebenen liegen, sondern auch, dass diese Ebenen sich unter einem konstruktiv sinnvollen Winkel schneiden.1 shows a very simplified first Embodiment of a hybrid circuit breaker 1 in switched on state. This hybrid circuit breaker 1 has two arcing chambers 2 and 3 connected in series, the mounted here extends along a common longitudinal axis 4 and are arranged concentrically to this. It is quite possible, the extinguishing chambers 2 and 3 in others Embodiments of this hybrid circuit breaker 1 different, angled longitudinal axes to arrange. It is even conceivable that the variant with angled longitudinal axes, these longitudinal axes not only in on one level or in two arranged parallel to each other Levels lie, but also that these levels are below cut at a constructively sensible angle.

    Der Hybridleistungsschalter 1 wird von einem nicht dargestellten Antrieb über ein Antriebsgestänge 5, welches aus elektrisch isolierendem Material besteht, angetrieben. Als Antrieb kann ein herkömmlicher Kraftspeicherantrieb vorgesehen werden. Es ist aber auch möglich, einen elektronisch regelbaren Gleichstromantrieb ohne die Zwischenschaltung eines Kraftspeichers einzusetzen. Diese Ausführungsvariante ist als besonders wirtschaftlich anzusehen und zudem ermöglicht sie es, mit einfachen Mitteln die Kontaktgeschwindigkeiten des Hybridleistungsschalters 1 an die jeweiligen besonderen betrieblichen Anforderungen anzupassen. Zwischen den beiden Löschkammern 2 und 3 ist ein Getriebe 6 angeordnet, welches die Bewegungen der beiden Löschkammern 2 und 3 miteinander verknüpft und die Bewegungsabläufe technisch sinnvoll aufeinander abstimmt.The hybrid circuit breaker 1 is not one shown drive via a drive linkage 5, which electrically insulating material is driven. As A conventional energy storage drive can be provided for the drive become. But it is also possible to have one electronically adjustable DC drive without the intermediary of a Use energy storage. This variant is as particularly economical to look at and also makes it possible it, with simple means the contact speeds of the Hybrid circuit breaker 1 to the particular one adapt operational requirements. Between the two Quenching chambers 2 and 3, a gear 6 is arranged, which the movements of the two quenching chambers 2 and 3 with each other linked and the movements are technically meaningful coordinated.

    Das Antriebsgestänge 5 wird durch einen die Löschkammern 2 und 3 des Hybridleistungsschalters 1 tragenden Stützisolator 7 gegen Umwelteinflüsse geschützt. Der Stützisolator 7 ist erdseitig druckdicht mit dem nicht dargestellten Antrieb verbunden, löschkammerseitig ist er mit einem metallischen Flansch 8 versehen, der mit einem ersten metallischen Anschlussflansch 9 verschraubt ist. Über den Anschlussflansch 9 wird die Antriebsseite der Löschkammer 2 mit dem elektrischen Netz verbunden. Mit dem Anschlussflansch 9 ist ferner ein erster Endflansch 10 eines Löschkammergehäuses 11 verschraubt. Das Löschkammergehäuse 11 ist zylinderförmig, druckdicht und elektrisch isolierend ausgebildet, es erstreckt sich entlang der Längsachse 4 und umgibt die beiden Löschkammern 2 und 3 und das Getriebe 6. Das Löschkammergehäuse 11 weist auf der dem ersten Endflansch 10 gegenüberliegenden Seite einen zweiten metallischen Endflansch 12 auf, der mit einem zweiten metallischen Anschlussflansch 13 verschraubt ist. Über den Anschlussflansch 13 wird die dem Antrieb abgewandte Seite der Löschkammer 3 mit dem elektrischen Netz verbunden. Zwischen dem Endflansch 12 und dem Anschlussflansch 13 wird eine metallische Tragplatte 14 gehalten.The drive linkage 5 is one of the quenching chambers 2 and 3 of the support isolator 7 carrying the hybrid circuit breaker 1 protected against environmental influences. The post insulator 7 is pressure-tight on the ground side with the drive, not shown connected, on the extinguishing chamber side it is connected to a metallic one Provided flange 8 with a first metallic Connection flange 9 is screwed. Via the connection flange 9 is the drive side of the arcing chamber 2 with the electrical network connected. With the connecting flange 9 a first end flange 10 of an arcing chamber housing 11 screwed. The arcing chamber housing 11 is cylindrical, designed pressure-tight and electrically insulating, it extends along the longitudinal axis 4 and surrounds the two Arcing chambers 2 and 3 and the transmission 6. Das The arcing chamber housing 11 faces the first end flange 10 opposite side a second metallic end flange 12 with a second metallic connection flange 13 is screwed. About the connecting flange 13 is the Drive facing away from the extinguishing chamber 3 with the electrical network connected. Between the end flange 12 and the connecting flange 13 becomes a metallic support plate 14 held.

    Der Anschlussflansch 9 ist starr und elektrisch leitend verbunden mit dem zylindrisch ausgebildeten metallischen Tragrohr 15, welches konzentrisch zur Längsachse 4 angeordnet ist. Das Tragrohr 15 weist nicht dargestellte Öffnungen auf, die dem Gasaustausch zwischen dem Inneren des Tragrohrs 15 und dem übrigen Löschkammervolumen dienen. Der antriebsseitige innere Teil des Tragrohrs 15 dient als Führung für ein Führungsteil 16, welches mit dem Antriebsgestänge 5 verbunden ist und dieses gegen das Tragrohr 15 abstützt. Das Führungsteil 16 ist so ausgebildet, dass es den Hub h1 des Antriebsgestänges 5 begrenzt, wenn der Hybridleistungsschalter 1 in Ausschaltstellung ist.The connecting flange 9 is rigid and electrically conductive connected to the cylindrical metallic Support tube 15, which is arranged concentrically to the longitudinal axis 4 is. The support tube 15 has openings, not shown, the gas exchange between the interior of the support tube 15 and serve the remaining quenching chamber volume. The drive side inner part of the support tube 15 serves as a guide for a Guide part 16, which is connected to the drive linkage 5 is and this supports against the support tube 15. The Guide part 16 is designed so that it the stroke h1 of Drive linkage 5 limited when the hybrid circuit breaker 1 is in the off position.

    Das Antriebsgestänge 5 ist stirnseitig mit einem metallischen Kontaktrohr 17 verbunden, welches einen ersten beweglichen Leistungskontakt der ersten Löschkammer 2 darstellt. Der Schaft des Kontaktrohrs 17 weist nicht dargestellte Öffnungen auf, die dem Gasaustausch zwischen dem Inneren des Kontaktrohrs 17 und dem Inneren des Tragrohrs 15 dienen. Das Kontaktrohr 17 ist auf der dem Antrieb abgewandten Seite mit federnden Abbrandfingern 18 versehen, die tulpenförmig angeordnet sind. Die Abbrandfinger 18 umschliessen und kontaktieren einen metallischen Abbrandstift 19. Der Abbrandstift 19 ist im Zentrum der Löschkammer 2 axial erstreckt und axial beweglich angeordnet. Der Abbrandstift 19 bewegt sich stets entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Kontaktrohrs 17. Der Abbrandstift 19 stellt den zweiten beweglichen Leistungskontakt der ersten Löschkammer 2 dar.The drive linkage 5 is front with a metallic Contact tube 17 connected, which is a first movable Power contact of the first arcing chamber 2 represents. The Shaft of the contact tube 17 has openings, not shown on the gas exchange between the inside of the Contact tube 17 and the interior of the support tube 15 serve. The Contact tube 17 is on the side facing away from the drive resilient erosion fingers 18 which are tulip-shaped are arranged. Enclose the erosion fingers 18 and contact a metal burn pin 19. The Burn-off pin 19 is axial in the center of the arcing chamber 2 extends and axially movable. The burn pin 19 always moves opposite to the direction of movement of the Contact tube 17. The erosion pin 19 represents the second movable power contact of the first arcing chamber 2.

    Das Tragrohr 15 weist auf der dem Antrieb abgewandten Seite eine Verjüngung 20 auf und eine Führungspartie 21, die das Kontaktrohr 17 führt. Die Führungspartie 21 ist innen mit nicht dargestellten Spiralkontakten versehen, die den einwandfreien Stromübergang vom Tragrohr 15 auf das Kontaktrohr 17 ermöglichen. Auf der Verjüngung 20 gleitet aussen eine metallische Düsenhalterung 22, die antriebsseitig mit Gleitkontakten 23 ausgestattet ist, die einen einwandfreien Stromübergang vom Tragrohr 15 auf die Düsenhalterung 22 ermöglichen.The support tube 15 has on the side facing away from the drive a taper 20 and a guide section 21 that the Contact tube 17 leads. The guide section 21 is on the inside Provided spiral contacts, not shown, the flawless current transfer from the support tube 15 to the Allow contact tube 17. Slides on the taper 20 outside a metallic nozzle holder 22, the drive side is equipped with sliding contacts 23, the one flawless current transfer from the support tube 15 to the Allow nozzle holder 22.

    Die Düsenhalterung 22 umschliesst ein Kompressionsvolumen 24. Das Kompressionsvolumen 24 wird antriebsseitig durch ein Rückschlagventil 25 abgeschlossen, welches durch die Führungspartie 21 gehalten wird. Das Rückschlagventil 25 weist eine Ventilscheibe 26 auf, die bei einem Überdruck im Kompressionsvolumen 24 den Austritt des komprimierten Gases in das für die beiden Löschkammern 2 und 3 gemeinsame Löschkammervolumen 27 verhindert. Auf der entgegengesetzten Seite des zylindrisch ausgebildeten Kompressionsvolumens 24 ist ein weiteres, in der Düsenhalterung 22 gehaltenes, Rückschlagventil 28 vorgesehen, dessen Ventilscheibe 29 bei einem Überdruck im Kompressionsvolumen 24 den Austritt des komprimierten Gases aus diesem Kompressionsvolumen 24 erlaubt.The nozzle holder 22 encloses a compression volume 24. The compression volume 24 is driven by a Check valve 25 completed by the Leadership 21 is held. The check valve 25 has a valve disc 26, which at an overpressure in Compression volume 24 in the exit of the compressed gas the common for the two quenching chambers 2 and 3 Extinguishing chamber volume 27 prevented. On the opposite Side of the cylindrical compression volume 24 is another, held in the nozzle holder 22, Check valve 28 is provided, the valve disc 29 at an overpressure in the compression volume 24 the exit of the compressed gas from this compression volume 24 allowed.

    In der Düsenhalterung 22 ist auf der dem Antrieb abgewandten Seite eine Isolierdüse 30 gehalten. Die Isolierdüse 30 ist konzentrisch um den Abbrandstift 19 angeordnet. Das Kontaktrohr 17, die Düsenhalterung 22 und die Isolierdüse 30 bilden eine ei-nstückige Baugruppe. Das Düsenengnis ist unmittelbar vor den Abbrandfingern 18 angeordnet und die Isolierdüse 30 öffnet sich in die den Abbrandfingern 18 entgegengesetzte Richtung. Die Düsenhalterung 22 weist auf der Aussenseite eine als Kontaktstelle ausgelegte Verdickung 31 auf. Auf dieser Verdickung 31 liegen im eingeschalteten Zustand der Löschkammer 2 Gleitkontakte 32 auf. Diese Gleitkontakte 32 sind verbunden mit einem zylindrisch ausgebildeten metallischen Gehäuse 33, welches durch ein ortsfest montiertes metallisches Führungsteil 34 gehalten wird. In einer zentralen Bohrung des Führungsteils 34 sind nicht dargestellte Gleitkontakte vorgesehen, die das Führungsteil 34 mit dem Abbrandstift 19 elektrisch leitend verbinden. Von dem Führungsteil 34 geht die Strombahn, wie eine Wirkungslinie 35 andeutet, über ein Anschlussteil 44 weiter zum beweglichen Kontakt 36 der zweiten Löschkammer 3.In the nozzle holder 22 is facing away from the drive Side an insulating nozzle 30 held. The insulating nozzle 30 is arranged concentrically around the erosion pin 19. The Contact tube 17, the nozzle holder 22 and the insulating nozzle 30 form a one-piece assembly. The nozzle narrow is arranged immediately in front of the erosion fingers 18 and the Insulating nozzle 30 opens into the erosion fingers 18 opposite direction. The nozzle holder 22 points to the On the outside, a thickening 31 designed as a contact point on. On this thickening 31 are switched on State of the arcing chamber 2 sliding contacts 32 on. This Sliding contacts 32 are connected to a cylindrical trained metallic housing 33, which by a stationary metal guide member 34 held becomes. Are in a central bore of the guide member 34 Not shown sliding contacts provided that Guide part 34 with the erosion pin 19 electrically conductive connect. From the guide part 34, the current path goes like an action line 35 indicates via a connecting part 44 further to the movable contact 36 of the second arcing chamber 3.

    Auf der dem Antrieb abgewandten Seite der Isolierdüse 30 ist an dieser eine elektrisch isolierende Haltescheibe 37 starr befestigt. Die Haltescheibe 37 kann jedoch auch aus einem Metall gefertigt sein, wenn die dielektrischen Verhältnisse in diesem Bereich das zulassen. In diese Haltescheibe 37 ist eine Zahnstange 38 eingeschraubt, die sich parallel zur Längsachse 4 erstreckt und die das Getriebe 6 betätigt. Die Zahnstange 38 steht mit zwei Zahnrädern 39 und 40 im Eingriff, sie wird durch eine Stützrolle 41 gegen diese Zahnräder 39 und 40 gedrückt. In den Schaft des durch das Führungsteil 34 geführten Abbrandstifts 19 ist eine mit Zähnen versehene Nut eingelassen, in welche das Zahnrad 39 eingreift. Eine weitere Stützrolle 42 drückt den Schaft des Abbrandstifts 19 gegen das Zahnrad 39. Das Zahnrad 40 betätigt über einen mit ihm beweglich gekoppelten Hebel 43 die zweite Löschkammer 3. Der Hebel 43 ist mit dem Anschlussteil 44 gekoppelt, welches elektrisch leitend mit dem beweglichen Kontakt 36 der zweiten Löschkammer 3 verbunden ist.On the side of the insulating nozzle 30 facing away from the drive on this an electrically insulating holding plate 37 rigid attached. The holding disc 37 can, however, also consist of one Metal be made if the dielectric conditions in allow this area. In this washer 37 is one Rack 38 screwed in, which is parallel to the longitudinal axis 4 extends and which operates the transmission 6. The rack 38 is in engagement with two gears 39 and 40, it will by a support roller 41 against these gears 39 and 40 pressed. In the shaft of the by the guide member 34th guided burn pin 19 is a toothed groove embedded, in which the gear 39 engages. Another Support roller 42 presses the shaft of the erosion pin 19 against that Gear 39. The gear 40 actuates one with it movably coupled lever 43 the second arcing chamber 3. The Lever 43 is coupled to the connecting part 44, which electrically conductive with the movable contact 36 of the second Arcing chamber 3 is connected.

    Die zweite Löschkammer 3 ist hier schematisch als Vakuumschaltkammer dargestellt. Es ist beispielsweise möglich, die Schaltstelle dieser Löschkammer 3 auch mittels anderer Schaltprinzipien zu realisieren. Die Löschkammer 3 ist vom isolierenden Medium, welches das gemeinsame Löschkammervolumen 27 füllt, umgeben. Die Löschkammer 3 weist einen feststehenden Kontakt 45 auf, der mit der Tragplatte 14 elektrisch leitend verbunden ist. Die Tragplatte 14 dient der Fixierung der Löschkammer 3. Die Löschkammer 3 weist ein Isoliergehäuse 46 auf, welches das Innere der Löschkammer 3 vom Löschkammervolumen 27 druckdicht abtrennt. Hier ist das Isoliergehäuse 46 teilweise aufgeschnitten dargestellt.The second arcing chamber 3 is shown here schematically as Vacuum interrupter shown. For example, it is possible the switching point of this quenching chamber 3 also by means of others To implement switching principles. The arcing chamber 3 is from insulating medium, which is the common quenching chamber volume 27 fills, surround. The arcing chamber 3 has a fixed one Contact 45 on the electrically conductive with the support plate 14 connected is. The support plate 14 is used to fix the Extinguishing chamber 3. The extinguishing chamber 3 has an insulating housing 46 on the inside of the arcing chamber 3 from Extinguish chamber volume 27 pressure-tight. Here it is Insulating housing 46 shown partially cut away.

    Die Wand des Isoliergehäuses 46 ist mit einem Widerstandsbelag 47 versehen. Dieser, für die beim Ausschalten notwendige Steuerung der Verteilung der wiederkehrenden Spannung über den beiden Löschkammern 2 und 3 vorgesehene, Widerstandsbelag 47 kann auf der inneren oder auf der äusseren Oberfläche des Isoliergehäuses 46 aufgebracht sein. Durch diese günstige, sehr platzsparende Ausgestaltung des Widerstandsbelags 47 können die Abmessungen der zweiten Löschkammer 3 vorteilhaft klein gehalten werden. Der ohmsche Widerstand des Widerstandsbelags 47 liegt hier im Bereich zwischen 10 kΩ und 500 kΩ, als besonders günstig hat sich der Widerstandswert von 100 kΩ erwiesen.The wall of the insulating housing 46 is covered with a resistance coating 47 provided. This, for those necessary when switching off Control the distribution of the recurring voltage across the Resistance coating 47 provided in both arcing chambers 2 and 3 can be on the inner or outer surface of the Insulating housing 46 may be applied. Through this cheap, very space-saving design of the resistance covering 47 the dimensions of the second arcing chamber 3 can be advantageous be kept small. The ohmic resistance of the Resistance coating 47 is in the range between 10 kΩ and 500 kΩ, the resistance value of 100 kΩ proven.

    Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der zweiten Löschkammer 3, die hier als Vakuumschaltkammer ausgebildet ist, in stark vereinfachter Darstellung. Diese Vakuumschaltkammer ist mit einem zylinderförmig ausgebildeten, elektrisch leitenden Schirm 49 versehen, der Schaltrückstände von dem Isoliergehäuse 46 bzw. vom Widerstandsbelag 47 fernhält. Der Schirm 49 ist mittels einer elektrisch leitenden Brücke 50 mit der potentialmässigen Mitte des Widerstandsbelags 47 verbunden, er liegt beim Ausschalten definiert auf diesem Potential. Die Kontaktierung der Brücke 50 mit dem Widerstandsbelag 47 erfolgt mittels eines auf den Widerstandsbelag 47 aufgetragenen Leitlacks. Es sind jedoch auch Ausführungsvarianten ohne diese Brücke 50 vorstellbar. Der Widerstandsbelag 47 kann streifenförmig auf der inneren oder äusseren Oberfläche des Isoliergehäuses 46 aufgebracht sein, es kann jedoch auch dessen gesamte Oberfläche mit dem Widerstandsbelag 47 beschichtet sein.3 shows an embodiment of the second arcing chamber 3, which is designed here as a vacuum interrupter, in strong simplified representation. This vacuum interrupter is with a cylindrical, electrically conductive Screen 49 provided, the switching residues of the Insulating housing 46 or keeps away from the resistance covering 47. The Shield 49 is connected by means of an electrically conductive bridge 50 the potential center of the resistance coating 47 connected, it lies on it when it is switched off Potential. The contacting of the bridge 50 with the Resistance coating 47 is carried out by means of a Resistance coating 47 applied conductive varnish. However, there are design variants without this bridge 50 are also conceivable. The resistance coating 47 can be in strips on the inner or outer surface of the insulating housing 46 applied , but it can also cover the entire surface with the Resistance coating 47 may be coated.

    Der Widerstandsbelag 47 weist hier eine Matrix aus Epoxidharz auf, in welche, gleichmässig verteilt, Russ und kugelförmige Glaspartikel eingelagert sind. Der Russ dient als elektrischer Leiter, mit der Menge des beigemischten Russes wird der Widerstandswert des Widerstandsbelags 47 eingestellt. Die kugelförmigen Glaspartikel dienen als Füllstoff, sie haben die Aufgabe, den Ausdehnungskoeffizienten des Widerstandsbelags 47 demjenigen des Isoliergehäuses 46 anzugleichen, um zu vermeiden, dass sich beim Auftreten von Wärmedehnungen der Widerstandsbelag 47 vom Isoliergehäuse 46 ablöst. Der Widerstandsbelag 47 kann vorgefertigt und dann in das Isoliergehäuse 46 eingeklebt, bzw. aussen aufgeklebt werden, er kann aber auch als Paste auf die jeweilige Oberfläche des Isoliergehäuses 46 aufgetragen und danach ausgehärtet werden, wobei er sehr gut auf dem Material des Isoliergehäuses 46 haftet. Das hier eingesetzte Isoliergehäuse 46 ist aus einem Keramikmaterial gefertigt, es sind jedoch auch andere Isoliermaterialien vorstellbar. Beim Aushärtungsvorgang wird dann das Isoliergehäuse 46 mit erwärmt.The resistance covering 47 here has a matrix made of epoxy resin on, in which, evenly distributed, soot and spherical Glass particles are stored. The soot serves as an electric one Head, with the amount of soot added, the Resistance value of the resistance coating 47 set. The spherical glass particles serve as filler, they have the Task, the coefficient of expansion of the resistance coating 47th to match that of the insulating case 46 to avoid that the thermal expansion occurs Resistance coating 47 detaches from the insulating housing 46. The Resistance covering 47 can be prefabricated and then in that Insulating housing 46 glued in or glued on the outside, but it can also be used as a paste on the respective surface of the Insulated housing 46 are applied and then cured, being very good on the material of the insulating housing 46 is liable. The insulating housing 46 used here is made of one Ceramic material made, but there are also others Insulating materials imaginable. During the curing process then the insulating housing 46 is also heated.

    Das für die Matrix des Widerstandsbelags 47 verwendete Giessharz kann aus einer der Gruppen der anhydridgehärteten Epoxidharze, der ungesättigten Polyesterharze, der Acrylharze und der Polyurethanharze stammen. Es ist aber auch möglich, ein elektrisch leitfähiges Silikonharz mit entsprechend eingestellter Leitfähigkeit als Widerstandsbelag 47 einzusetzen. Die als Füllstoff dienenden kugelförmigen Glaspartikel weisen einen Durchmesser von 1 µm bis 50 µm auf, mit einer guten mittleren Verteilung im Bereich zwischen 10 µm und 30 µm. Vorteilhaft werden kugelförmige Glaspartikel verwendet, die bereits mit einem Haftvermittler beschichtet sind, da dann die Verbindung zwischen der Giessharzmatrix und den kugelförmigen Glaspartikeln besonders innig ist, sodass ein sehr homogener Widerstandsbelag 47 entsteht. In Kombination mit den kugelförmigen Glaspartikeln oder auch ohne diese sind andere mineralische und sonstige anorganische Füllstoffe einsetzbar.The one used for the matrix of the resistance coating 47 Casting resin can be one of the groups of anhydride hardened Epoxy resins, unsaturated polyester resins, acrylic resins and the polyurethane resins. But it is also possible an electrically conductive silicone resin with accordingly conductivity set as resistance coating 47 to use. The spherical fillers Glass particles have a diameter of 1 µm to 50 µm, with a good average distribution in the range between 10 µm and 30 µm. Spherical glass particles are advantageous used that already coated with an adhesion promoter are, because then the connection between the cast resin matrix and the spherical glass particles is particularly intimate, so that a very homogeneous resistance coating 47 is formed. In Combination with the spherical glass particles or without these are other mineral and other inorganic Fillers can be used.

    Das gemeinsame Löschkammervolumen 27 ist mit einem elektrisch isolierend wirkenden, elektronegativen Gas oder Gasgemisch gefüllt, welches sowohl als Löschmedium für die erste Löschkammer 2 als auch als Isoliermedium dient. Der Fülldruck liegt hier im Bereich von 3 bar bis 22 bar, vorzugsweise werden 9 bar Fülldruck vorgesehen. Als Lösch- und Isoliermedium werden reines SF6-Gas oder ein Gemisch von N2-Gas mit SF6-Gas eingesetzt. Es ist aber auch möglich, hier ein Gemisch aus Druckluft bzw. aus N2-Gas und anderen elektronegativen Gasen einzusetzen. Besonders bewährt haben sich Gasgemische mit einem Anteil von 5% bis 50% SF6-Gas.The common quenching chamber volume 27 is filled with an electrically insulating, electronegative gas or gas mixture which serves both as the quenching medium for the first quenching chamber 2 and as the insulating medium. The filling pressure is in the range from 3 bar to 22 bar, preferably 9 bar filling pressure is provided. Pure SF 6 gas or a mixture of N 2 gas with SF 6 gas is used as the extinguishing and insulating medium. However, it is also possible to use a mixture of compressed air or of N 2 gas and other electronegative gases. Gas mixtures with a share of 5% to 50% SF 6 gas have proven particularly useful.

    Im eingeschalteten Zustand führt der Hybridleistungsschalter 1 den Strom über folgende, als Nennstrombahn bezeichnete Strombahn: Anschlussflansch 9, Tragrohr 15, Düsenhalterung 22, Gehäuse 33, Führungsteil 34, Wirkungslinie 35, Anschlussteil 44, beweglicher Kontakt 36, feststehender Kontakt 45, Tragplatte 14 und Anschlussflansch 13. Es ist aber auch möglich, insbesondere dann, wenn der Hybridleistungsschalter 1 für vergleichsweise hohe Nennströme ausgelegt werden muss, auch parallel zur zweiten Löschkammer 3 eine separate, für hohe Nennströme geeignete Nennstrombahn vorzusehen.When switched on, the hybrid circuit breaker 1 the current via the following, referred to as the nominal current path Current path: connecting flange 9, support tube 15, nozzle holder 22, Housing 33, guide part 34, line of action 35, connecting part 44, movable contact 36, fixed contact 45, Support plate 14 and connecting flange 13. But it is also possible, especially if the hybrid circuit breaker 1 must be designed for comparatively high nominal currents, also parallel to the second quenching chamber 3, a separate, for high nominal currents to provide suitable nominal current path.

    Wenn der Hybridleistungsschalter 1 einen Ausschaltbefehl erhält, so bewegt der nicht dargestellte Antrieb das Kontaktrohr 17 und mit diesem die Isolierdüse 30 nach links. Zugleich mit dieser Bewegung bewegt sich der Abbrandstift 19 angetrieben durch die Zahnstange 38 über das Zahnrad 39, in entgegengesetzter Richtung nach rechts, während das Gehäuse 33 und das Führungsteil 34 ortsfest bleiben. Sobald die Verdickung 31 der Düsenhalterung 22 sich von den Gleitkontakten 32 des Gehäuses 33 getrennt hat, ist die oben angegebene Nennstrombahn unterbrochen und der abzuschaltende Strom kommutiert nun auf die innen liegende Leistungsstrombahn. Die Leistungsstrombahn führt durch folgende Schalterteile: Anschlussflansch 9, Tragrohr 15, Führungspartie 21, Kontaktrohr 17, Abbrandstift 19, Führungsteil 34, Wirkungslinie 35, Anschlussteil 44, beweglicher Kontakt 36, feststehender Kontakt 45, Tragplatte 14 und Anschlussflansch 13. When the hybrid circuit breaker 1 an open command receives, the drive, not shown, moves that Contact tube 17 and with this the insulating nozzle 30 to the left. The erosion pin 19 moves simultaneously with this movement driven by the rack 38 via the gear 39, in opposite direction to the right while the housing 33 and the guide member 34 remain stationary. As soon as the Thickening 31 of the nozzle holder 22 from the Has separated sliding contacts 32 of the housing 33, is the above specified nominal current path is interrupted and the one to be switched off Current now commutates to the one inside Power track. The power current path carries out following switch parts: connecting flange 9, support tube 15, Guide section 21, contact tube 17, erosion pin 19, Guide part 34, line of action 35, connecting part 44, movable contact 36, fixed contact 45, support plate 14 and connecting flange 13.

    Das Kontaktrohr 17 und mit diesem die Isolierdüse 30 bewegt sich nach dem Unterbrechen der Nennstrombahn weiter nach links, und der Abbrandstift 19 bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung weiter. Im Verlaufe dieses Bewegungsablaufs erfolgt danach die Kontakttrennung in der Leistungsstrombahn. Diese Kontakttrennung hat zur Folge, dass sich zwischen den Abbrandfingern 18 und der Spitze des Abbrandstifts 19 in einem dafür vorgesehenen Lichtbogenraum 48 ein Lichtbogen ausbildet.The contact tube 17 and with this the insulating nozzle 30 moves continue after the interruption of the nominal current path left, and the erosion pin 19 moves with the same Speed continues in the opposite direction. in the The course of this movement follows Contact separation in the power circuit. This Contact separation has the consequence that between the Burn-up fingers 18 and the tip of the burn-off pin 19 in one provided arc room 48 forms an arc.

    Bis zu diesem Zeitpunkt bleibt die zweite Löschkammer 3 in der Regel geschlossen. Sie öffnet erst nach einer zeitlichen Verzögerung Tv, die durch folgende Beziehung definiert wird: Tv = (tLibo min - t1) ms. Dabei ist tLibo min die für die mit Gas beblasene Löschkammer 2 minimal mögliche Lichtbogenzeit in ms, die durch die Netzdaten des jeweiligen Einsatzorts des Hybridleistungsschalters 1 und die Eigenschaften des Hybridleistungsschalters 1, beispielsweise durch dessen Eigenzeit, bestimmt wird. Die Zeit t1 liegt im Bereich von 2 ms bis 4 ms. Diese zeitliche Verzögerung Tv wird zwangsweise durch das Getriebe 6 erzeugt. Die zweite Löschkammer 3 hat auch einen wesentlich kleineren Hub h2 als die Löschkammer 2, wie aus der Figur 2 ersichtlich ist.Up to this point in time, the second arcing chamber 3 generally remains closed. It only opens after a time delay T v , which is defined by the following relationship: T v = (t Libo min - t 1 ) ms. Here, t Libo min is the minimum possible arc time in ms for the gas-blown extinguishing chamber 2, which is determined by the network data of the respective place of use of the hybrid circuit breaker 1 and the properties of the hybrid circuit breaker 1, for example by its own time. The time t 1 is in the range from 2 ms to 4 ms. This time delay T v is forcibly generated by the transmission 6. The second arcing chamber 3 also has a much smaller stroke h2 than the arcing chamber 2, as can be seen from FIG.

    Während der Ausschaltbewegung der ersten Löschkammer 2 wird das im Kompressionsvolumen 24 befindliche Gas oder Gasgemisch komprimiert, das Rückschlagventil 25 verhindert das Austreten des komprimierten Gases auf der der Isolierdüse 30 abgewandten Seite des Kompressionsvolumens 24 in das gemeinsame Löschkammervolumen 27. Durch das Rückschlagventil 28 strömt bereits eine vergleichsweise geringe Menge des komprimierten Gases in den Lichtbogenraum 48 ein, wenn die dort herrschenden Druckverhältnisse das erlauben. Der Durchmesser des Engnisses der Isolierdüse 30, der Durchmesser des Abbrandstifts 19, der am Anfang der Ausschaltbewegung noch einen wesentlichen Teil dieses Düsenengnisses, und auch den Abströmquerschnitt durch die Abbrandfinger 18, verschliesst, und der innere Durchmesser des Kontaktrohrs 17 sind so aufeinander abgestimmt, dass während der Beblasung des Lichtbogens immer genügend Gas bzw. Gemisch aus nicht ionisiertem und ionisiertem Gas aus dem Lichtbogenraum 48 abgeführt wird, sodass sich dort nur ein im Vergleich zu konventionellen Leistungsschaltern wesentlich kleinerer Gasdruck aufbauen kann. Die Höhe dieses Gasdrucks wird so festgelegt, dass die Abströmgeschwindigkeit aus dem Lichtbogenraum 48 in der Regel im Bereich unterhalb der Schallgrenze liegt. Infolge dieser vergleichsweise kleinen Drücke im Lichtbogenraum 48 kann der Druckaufbau im Kompressionsvolumen 24 ebenfalls vergleichsweise klein gehalten werden, sodass für die Kompression lediglich eine vergleichsweise kleine Antriebsenergie benötigt wird. Im Vergleich zu konventionellen Leistungsschaltern kann hier beim Hybridleistungsschalter 1, bedingt durch die kleineren Gasdrücke beim Ausschalten, vorteilhaft ein schwächerer und damit billigerer Antrieb eingesetzt werden.During the switch-off movement of the first arcing chamber 2 the gas or gas mixture in the compression volume 24 compressed, the check valve 25 prevents leakage of the compressed gas on that facing away from the insulating nozzle 30 Side of the compression volume 24 in the common Arcing chamber volume 27. Flow through the check valve 28 already a comparatively small amount of the compressed Gases in the arc room 48, if there are Allow pressure ratios. The diameter of the throat the insulating nozzle 30, the diameter of the erosion pin 19, the at the beginning of the switch-off movement a substantial part this nozzle event, and also the outflow cross section through the erosion fingers 18, closes, and the inner diameter of the contact tube 17 are coordinated so that always enough gas or gas during the blowing of the arc Mixture of non-ionized and ionized gas from the Arc space 48 is discharged, so that there is only one in Compared to conventional circuit breakers essential can build up smaller gas pressure. The level of this gas pressure is determined so that the outflow velocity from the Arc space 48 generally in the area below the Sound limit. As a result of this comparatively small Pressures in the arc space 48 can increase the pressure in the Compression volume 24 is also comparatively small are held so that only one for compression comparatively small drive energy is required. in the In comparison to conventional circuit breakers, the Hybrid circuit breaker 1, due to the smaller ones Gas pressures when switching off, advantageously a weaker one so cheaper drive can be used.

    Unmittelbar nach der Kontakttrennung in der Leistungsstrombahn gibt der Abbrandstift 19 einen grösseren Teil des Querschnitts des Engnisses der Isolierdüse 30 als Abströmquerschnitt frei. Bei vergleichsweise kleinen Abschaltströmen beginnt bereits bei der Kontakttrennung die Beblasung des im Lichtbogenraum 48 brennenden Lichtbogens. Das Lösch- und Isoliermedium strömt während dieser Beblasung stets mit einer Strömungsgeschwindigkeit die im Bereich unterhalb der Schallgeschwindigkeit liegt. Beim Abschalten von grösseren Strömen, wie sie beispielsweise beim Abschalten von Kurzschlüssen im Netz auftreten können, heizt der Lichtbogen den Lichtbogenraum 48 und das in ihm vorhandene Gas so intensiv auf, dass der Druck in diesem Raum etwas höher ist, als der Druck im Kompressionsvolumen 24. In diesem Fall verhindert das Rückschlagventil 28, dass das aufgeheizte und druckbeaufschlagte Gas in das Kompressionsvolumen 24 strömt und dort gespeichert werden kann. Das aufgeheizte und druckbeaufschlagte Gas strömt stattdessen einerseits durch das Innere des Kontaktrohrs 17 und andererseits durch die Isolierdüse 30 ab in das gemeinsame Löschkammervolumen 27. Die Beblasung des Lichtbogens setzt in diesem Fall erst dann ein, wenn die Intensität des Lichtbogens und damit der Druck im Lichtbogenraum 48 soweit abgeklungen ist, dass das Rückschlagventil 28 öffnen kann, d.h. der Druck im Kompressionsvolumen 24 ist dann höher als der Druck im Lichtbogenraum 48. Das Lösch- und Isoliermedium strömt auch in diesem Fall während der Beblasung des Lichtbogens mit einer Strömungsgeschwindigkeit die im Bereich unterhalb der Schallgeschwindigkeit liegt.Immediately after the contact separation in the power circuit gives the erosion pin 19 a larger part of the cross section of the throat of the insulating nozzle 30 as an outflow cross section. With comparatively small switch-off currents it starts in the case of contact separation, the blowing of the air in the arc space 48 burning arc. The extinguishing and insulating medium flows always with one during this blowing Flow rate in the area below the Speed of sound lies. When switching off larger ones Currents, such as when switching off Short circuits can occur in the network, the arc heats up the arc space 48 and the gas present in it intensely that the pressure in this room is slightly higher than the pressure in the compression volume 24. In this case check valve 28 prevents the heated and pressurized gas flows into the compression volume 24 and can be saved there. The heated and pressurized gas instead flows through the Interior of the contact tube 17 and the other through the Isolating nozzle 30 into the common quench chamber volume 27. Die In this case, blowing of the arc only begins if the intensity of the arc and thus the pressure in the Arc space 48 has subsided to the extent that Check valve 28 can open, i.e. the pressure in Compression volume 24 is then higher than the pressure in the Arc room 48. The extinguishing and insulating medium also flows into this case during the blowing of the arc with a Flow rate in the area below the Speed of sound lies.

    Bei dieser Ausführungsform des Hybridleistungsschalters 1 ist der Lichtbogenraum 48 der ersten Löschkammer 2 so ausgelegt, dass ein sehr geringes Totvolumen vorhanden ist, sodass keine nennenswerte Speicherung von vom Lichtbogen selbst erzeugten druckbeaufschlagtem Gas erfolgen kann, und infolgedessen auch keine nennenswerte Unterstützung der Beblasung des Lichtbogens durch selbst erzeugtes druckbeaufschlagtes Gas erfolgt, denn nur so ist es möglich, eine Strömungsgeschwindigkeit im Unterschallbereich bei der Beblasung des Lichtbogens zu gewährleisten.In this embodiment, the hybrid circuit breaker 1 is the arc space 48 of the first arcing chamber 2 is designed in such a way that there is very little dead volume, so none noteworthy storage of the arc itself pressurized gas can occur, and as a result no noteworthy support for the blowing of the arc done by self-generated pressurized gas, because only in this way is it possible to determine a flow velocity in the Subsonic area when blowing the arc too guarantee.

    Wenn die Löschkammern 2 und 3 den Lichtbogen gelöscht haben, tritt zwischen den Abbrandfingern 18 und dem Abbrandstift 19 der Löschkammer 2, bzw. zwischen dem beweglichen Kontakt 36 und dem feststehenden Kontakt 45 Löschkammer 3 jeweils ein Teil der wiederkehrenden Spannung auf. Die Schaltstrecke der Vakuumschaltkammer verfestigt sich unmittelbar nach dem Löschen stets rascher als die Schaltstrecke eines Gasschalters, sodass die Vakuumschaltkammer am Anfang des steilen Anstiegs der wiederkehrenden Spannung den grösseren Teil dieser Spannung übernehmen wird. Die Aufteilung der wiederkehrenden Spannung auf zwei in Reihe geschaltete Löschkammern wird im Normalfall durch die Eigenkapazitäten der beiden Löschkammern bestimmt. Hier stellt jedoch der vergleichsweise hochohmige Widerstand des Widerstandsbelags 47, der parallel zur zweiten Löschkammer 3 angeordnet ist, genau definiert sicher, dass die Aufteilung der wiederkehrenden Spannung auf die beiden Löschkammern 2 und 3 so erfolgt, dass zunächst der grössere Anteil der wiederkehrenden Spannung an der zweiten Löschkammer 3 anliegt. Erst im weiteren Verlauf des Ausschaltvorgangs übernimmt dann die erste Löschkammer 2 den überwiegenden Anteil der wiederkehrenden Spannung, die dann den Hybridleistungsschalter 1 gesamthaft beaufschlagt. Im ausgeschalteten Zustand des Hybridleistungsschalters 1 hält die erste Löschkammer 2 den überwiegenden Anteil der anliegenden Spannung. Bei der Auslegung dieser ohmschen Spannungssteuerung wird darauf geachtet, dass in der zweiten Löschkammer 3 im Anstieg der wiederkehrenden Spannung keine Wiederzündungen auftreten können.If the extinguishing chambers 2 and 3 have extinguished the arc, occurs between the erosion fingers 18 and the erosion pin 19 the extinguishing chamber 2, or between the movable contact 36 and the fixed contact 45 arcing chamber 3 each Part of the recurring tension. The switching distance of the Vacuum interrupter solidifies immediately after Always delete faster than the switching distance of one Gas switch, so that the vacuum interrupter at the beginning of the steep increase in recurring voltage the larger Will take part of this tension. The division of the recurring voltage on two connected in series Extinguishing chambers is usually due to the own capacities of the determined both quenching chambers. Here, however, the comparatively high resistance of the resistance coating 47, which is arranged parallel to the second arcing chamber 3, precisely defined that the division of the recurring voltage on the two quenching chambers 2 and 3 in such a way that the larger part of the recurring voltage is applied to the second arcing chamber 3. Only then takes place in the further course of the switch-off process the first quenching chamber 2 the majority of the recurring voltage, which then the hybrid circuit breaker 1 applied in total. When the Hybrid circuit breaker 1 holds the first arcing chamber 2 predominant part of the applied voltage. In the Interpretation of this ohmic voltage control is based on it paid attention to the fact that in the second quenching chamber 3 in the increase of recurring voltage no reignitions occur can.

    In der Figur 2 ist der Hybridleistungsschalter 1 in ausgeschaltetem Zustand dargestellt. Beim Einschalten des Hybridleistungsschalters 1 schliesst stets zuerst die zweite Löschkammer 3, und zwar ohne Strombeaufschlagung. Dieser zeitliche Vorlauf wird durch das Getriebe 6 sichergestellt. Erst nachdem die zweite Löschkammer 3 geschlossen ist, bewegen sich die beiden beweglichen Kontakte der Leistungsstrombahn der ersten Löschkammer 2 aufeinander zu. Wenn die entsprechende Vorzünddistanz erreicht ist, bildet sich ein Einschaltlichtbogen aus und schliesst den Stromkreis. Die beiden beweglichen Kontakte der Leistungsstrombahn der Löschkammer 2 bewegen sich weiter aufeinander zu bis sie sich kontaktieren. Erst danach wird die Nennstrombahn geschlossen und übernimmt die weitere Stromführung durch die Löschkammer 2. Die beiden beweglichen Kontakte der Leistungsstrombahn der Löschkammer 2 bewegen sich noch etwas weiter bis sie schliesslich die definitive Einschaltstellung erreicht haben.In FIG. 2, the hybrid circuit breaker 1 is in shown switched off state. When turning on the Hybrid circuit breaker 1 always closes the second one first Extinguishing chamber 3, namely without current being applied. This Advance in time is ensured by the gear 6. Only move after the second arcing chamber 3 is closed the two moving contacts of the power track the first arcing chamber 2 towards each other. If the Appropriate pre-ignition distance is reached Starting arc and closes the circuit. The two movable contacts of the power circuit Arcing chamber 2 continue to move towards each other until they move to contact. Only then is the nominal current path closed and takes over the further flow of current through the arcing chamber 2. The two movable contacts of the power track Fire chamber 2 move a little further until they have finally reached the final switch-on position.

    Als besonders vorteilhaft erweist es sich bei diesem Hybridleistungsschalter 1, dass die zweite Löschkammer 3 stromlos einschaltet und deshalb beim Einschalten keinem Kontaktabbrand und auch keinem Kontaktkleben infolge von Verschweissungen von überhitzten Kontaktoberflächen unterworfen ist. Die Kontakte 36 und 45 brauchen, normale Betriebsverhältnisse vorausgesetzt, während der Lebensdauer des Hybridleistungsschalters 1 nicht ersetzt zu werden, was den betrieblichen Unterhalt des Hybridleistungsschalters 1 vorteilhaft vereinfacht und dessen betriebliche Verfügbarkeit vorteilhaft vergrössert.It proves to be particularly advantageous with this Hybrid circuit breaker 1 that the second arcing chamber 3 switches on when there is no current and therefore none when switched on Contact erosion and no contact sticking due to Welding of overheated contact surfaces is subject. The contacts 36 and 45 need normal ones Operating conditions provided, during the service life of the hybrid circuit breaker 1 not to be replaced what the operational maintenance of the hybrid circuit breaker 1 advantageously simplified and its operational availability advantageously enlarged.

    Als erste Löschkammer 2 können ausser der beschriebenen, mit einem Kompressionsvolumen 24 für die Erzeugung des für die Beblasung des Lichtbogens nötigen druckbeaufschlagten Gases versehenen Ausführungsform, weitere Ausführungsformen eingesetzt werden, wie beispielsweise: eine Löschkammer mit einem separate-n Speichervolumen für die Speicherung des durch Lichtbogenunterstützung erzeugten Gasanteils, welches mit dem Kompressionsvolumen zusammenwirkt, oder eine Löschkammer mit einem nur teilweise komprimierbaren Speichervolumen für die Speicherung des durch Lichtbogenunterstützung erzeugten Gasanteils, oder eine Löschkammer mit einem nur teilweise komprimierbaren Blasvolumen, bei der das druckbeaufschlagte Gas völlig ohne Lichtbogenunterstützung erzeugt wird.As the first quenching chamber 2, apart from the one described, a compression volume 24 for the generation of the for Blowing the arc of the necessary pressurized gas provided embodiment, further embodiments are used, such as: an extinguishing chamber with a separate-n storage volume for storing the through Arc support generated gas portion, which with the Compression volume interacts, or with an arcing chamber an only partially compressible storage volume for the Storage of the generated by arc support Gas fraction, or an extinguishing chamber with only a partial compressible blowing volume at which the pressurized Gas is generated entirely without arc support.

    Bei jeder dieser Ausführungsformen des Hybridleistungsschalters 1 wird die zweite Löschkammer 3 beim Ausschalten ebenfalls gegenüber der ersten Löschkammer 2 zeitlich verzögert geöffnet und beim Einschalten zeitlich vorlaufend geschlossen, wie dies bereits beschrieben wurde. Ferner können bei jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen die Antriebskräfte beim Ausschalten mittels eines Differentialkolbens zusätzlich unterstützt werden. Durch diese Massnahme kann auf einfache Weise der Bedarf an mechanischer Antriebsenergie weiter reduziert und der Antrieb weiter verbilligt werden. In each of these embodiments of the Hybrid circuit breaker 1 is the second arcing chamber 3 at Switch off also in relation to the first arcing chamber 2 opened with a time delay and when switched on closed temporarily, as already described. Furthermore, any of those described here Embodiments of the driving forces when switching off a differential piston are additionally supported. By this measure can easily meet the need mechanical drive energy further reduced and the drive be further reduced.

    Bei den vorab beschriebenen Ausführungsformen des Hybridleistungsschalters 1 hat es sich als besonders vorteilhaft ergeben, dass, abhängig von dem SF6-Gehalt in der Gasfüllung der Löschkammer 2, gegenüber konventionellen Leistungsschaltern ein um den Faktor 5 bis 15 geringerer Löschdruck in der Löschkammer 2 erforderlich ist. Der Antrieb und auch die übrigen Bauelemente können deshalb für geringere Kraft- und Druckbelastungen ausgelegt werden, was den Hybridleistungsschalter 1 vorteilhaft verbilligt.In the embodiments of the hybrid circuit breaker 1 described above, it has been found to be particularly advantageous that, depending on the SF 6 content in the gas filling of the quenching chamber 2, a quenching pressure which is lower by a factor of 5 to 15 in the quenching chamber 2 is required compared to conventional circuit breakers . The drive and also the other components can therefore be designed for lower force and pressure loads, which advantageously makes the hybrid circuit breaker 1 cheaper.

    BEZEICHNUNGSLISTELIST OF DESIGNATIONS

    11
    HybridleistungsschalterHybrid circuit breakers
    2,32.3
    LöschkammerArcing chamber
    44th
    LängsachseLongitudinal axis
    55
    AntriebsgestängeDrive linkage
    66
    Getriebetransmission
    77
    StützisolatorPost insulator
    88th
    Flanschflange
    99
    AnschlussflanschConnecting flange
    1010th
    EndflanschEnd flange
    1111
    LöschkammergehäuseArcing chamber housing
    1212th
    EndflanschEnd flange
    1313
    AnschlussflanschConnecting flange
    1414
    TragplatteSupport plate
    1515
    TragrohrSupport tube
    1616
    FührungsteilGuide part
    1717th
    KontaktrohrContact tube
    1818th
    AbbrandfingerBurning fingers
    1919th
    AbbrandstiftBurning pin
    2020th
    Verjüngungrejuvenation
    2121
    FührungspartieLeadership role
    2222
    Düsenhalterung Nozzle holder
    2323
    GleitkontakteSliding contacts
    2424th
    KompressionsvolumenCompression volume
    2525th
    Rückschlagventilcheck valve
    2626
    VentilscheibeValve disc
    2727
    LöschkammervolumenArcing chamber volume
    2828
    Rückschlagventilcheck valve
    2929
    VentilscheibeValve disc
    3030th
    IsolierdüseInsulating nozzle
    3131
    Verdickungthickening
    3232
    GleitkontakteSliding contacts
    3333
    Gehäusecasing
    3434
    FührungsteilGuide part
    3535
    WirkungslinieLine of action
    3636
    beweglicher Kontaktmoving contact
    3737
    HaltescheibeHolding disc
    3838
    ZahnstangeRack
    39,4039.40
    Zahnradgear
    41,4241.42
    StützrolleSupport roller
    4343
    Hebellever
    4444
    AnschlussteilConnector
    4545
    feststehender Kontaktfixed contact
    4646
    IsoliergehäuseInsulating housing
    4747
    WiderstandsbelagResistance coating
    4848
    LichtbogenraumArc room
    4949
    Schirmumbrella
    5050
    Brückebridge

    Claims (14)

    Hybridleistungsschalter (1) mit mindestens zwei in Reihe geschalteten, von einem gemeinsamen Antrieb oder von separaten Antrieben betätigten, mit unterschiedlichen Löschmedien gefüllten Löschkammern (2,3), wobei das Lösch- und Isoliermedium einer ersten Löschkammer (2) eine zweite Löschkammer (3) isolierend umgibt, wobei Mittel vorgesehen sind, die im Verlaufe eines Schaltvorgangs eine sinnvolle Spannungsverteilung über die erste (2) und die zweite Löschkammer (3) gewährleisten, und wobei als Lösch- und Isoliermedium der ersten Löschkammer (2) ein druckbeaufschlagtes Gas oder ein Gasgemisch verwendet wird, während als zweite Löschkammer (3) mindestens eine Vakuumschaltkammer mit einem Isoliergehäuse (46) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche beim Ausschaltvorgang stets einen zeitlichen Vorlauf der Bewegung der ersten Löschkammer (2) gegenüber der Bewegung der zweiten Löschkammer (3) und beim Einschaltvorgang stets einen zeitlichen Vorlauf der Bewegung der zweiten Löschkammer (3) gegenüber der Bewegung der ersten Löschkammer (2) sicherstellen, dass die zweite Löschkammer (3) mit einem ohmschen Widerstand starr überbrückt ist, und dass der ohmsche Widerstand als auf die Innenwand oder die Aussenwand des Isoliergehäuses (46) der zweiten Löschkammer (3) aufgebrachter Widerstandsbelag (47) ausgebildet ist. Hybrid circuit breaker (1) with at least two quenching chambers (2, 3) connected in series, operated by a common drive or by separate drives, filled with different quenching media, the quenching and insulating medium of a first quenching chamber (2) a second quenching chamber (3) surrounds in an insulating manner, means being provided which ensure a sensible voltage distribution over the first (2) and the second quenching chamber (3) in the course of a switching operation, and a pressurized gas or a gas mixture as the quenching and insulating medium of the first quenching chamber (2) is used, while at least one vacuum interrupter with an insulating housing (46) is provided as the second quenching chamber (3), characterized in that that means are provided which, during the switch-off process, always lead the movement of the first quenching chamber (2) ahead of the movement of the second quenching chamber (3) and, when the switch is switched on, always lead the movement of the second quenching chamber (3) ahead of the movement of the first quenching chamber (2) ensure that the second arcing chamber (3) is rigidly bridged with an ohmic resistor, and that the ohmic resistance is designed as a resistance coating (47) applied to the inner wall or the outer wall of the insulating housing (46) of the second arcing chamber (3). Hybridleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des ohmschen Widerstands im Bereich zwischen 10 und 500 kΩ liegt, dass er vorzugsweise jedoch 100 kΩ beträgt. Hybrid circuit breaker according to claim 1, characterized in that the value of the ohmic resistance is in the range between 10 and 500 kΩ, but that it is preferably 100 kΩ. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsbelag (47) als streichfähige Paste mit einer aushärtbaren Giessharzmatrix in das Isoliergehäuse (46) eingebracht oder aussen aufgebracht und beim Aushärten mit diesem verbunden wird. Hybrid circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the resistive coating (47) is introduced into the insulating housing (46) as a spreadable paste with a hardenable cast resin matrix or is applied externally and is connected to it during hardening. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsbelag (47) als vorgefertigtes Teil mit einer ausgehärteten Giessharzmatrix eingebracht oder aufgebracht und mit dem Isoliergehäuse (46) verbunden ist. Hybrid circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the resistance covering (47) is introduced or applied as a prefabricated part with a hardened cast resin matrix and is connected to the insulating housing (46). Hybridleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausdehnungskoeffizient des Widerstandsbelags (47) dem des Isoliergehäuses (46) mittels als Füllstoff dienenden kugelförmigen Glaspartikeln angeglichen ist, wobei diese Glaspartikel einen Durchmesser von 1 µm bis 50 µm aufweisen, mit einer guten mittleren Verteilung im Bereich zwischen 10 µm und 30 µm. Hybrid circuit breaker according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coefficient of expansion of the resistance coating (47) is matched to that of the insulating housing (46) by means of spherical glass particles serving as filler, these glass particles having a diameter of 1 μm to 50 μm, with a good average distribution in the range between 10 μm and 30 μm. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmigen Glaspartikel mit einem Haftvermittler beschichtet sind. Hybrid circuit breaker according to claim 5, characterized in that the spherical glass particles are coated with an adhesion promoter. Hybridleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit des Widerstandsbelags (47) mittels Beimischung von leitfähigen Partikeln, vorzugsweise Russpartikeln, erreicht wird. Hybrid circuit breaker according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the conductivity of the resistance coating (47) is achieved by admixing conductive particles, preferably soot particles. Hybridleistungsschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Matrix des Widerstandsbelags (47) verwendete Giessharz aus einer der Gruppen der anhydridgehärteten Epoxidharze, der ungesättigten Polyesterharze, der Acrylharze oder der Polyurethanharze stammt. Hybrid circuit breaker according to one of claims 3 to 7, characterized in that that the casting resin used for the matrix of the resistance coating (47) comes from one of the groups of the anhydride-hardened epoxy resins, the unsaturated polyester resins, the acrylic resins or the polyurethane resins. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Löschkammer (2) eine Leistungsstrombahn und eine zu ihr parallele Nennstrombahn aufweist, und dass die zweite Löschkammer (3) keine separate Nennstrombahn aufweist. Hybrid circuit breaker according to claim 1, characterized in that the first quenching chamber (2) has a power current path and a nominal current path parallel to it, and that the second arcing chamber (3) does not have a separate rated current path. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die erste (2) als auch die zweite Löschkammer (3) eine Leistungsstrombahn und eine zu ihr parallele Nennstrombahn aufweisen. Hybrid circuit breaker according to claim 1, characterized in that both the first (2) and the second quenching chamber (3) have a power current path and a nominal current path parallel to it. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösch- und Isoliermedium in der ersten Löschkammer (2) reines SF6-Gas oder ein Gemisch aus N2-Gas und SF6-Gas eingesetzt wird oder ein Gemisch aus Druckluft mit anderen elektronegativen Gasen eingesetzt wird. Hybrid circuit breaker according to claim 1, characterized in that pure SF 6 gas or a mixture of N 2 gas and SF 6 gas is used as the extinguishing and insulating medium in the first extinguishing chamber (2) or a mixture of compressed air with other electronegative gases is used. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise ein Gasgemisch mit einem Anteil von 5% bis 50% SF6-Gas eingesetzt wird. Hybrid circuit breaker according to claim 11, characterized in that preferably a gas mixture with a share of 5% to 50% SF 6 gas is used. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fülldruck der ersten Löschkammer (2) im Bereich von 3 bar bis 22 bar, vorzugsweise jedoch bei 9 bar, liegt. Hybrid circuit breaker according to claim 12, characterized in that the filling pressure of the first arcing chamber (2) is in the range from 3 bar to 22 bar, but preferably at 9 bar. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausschalten der zeitliche Vorlauf Tv der Bewegung der ersten Löschkammer (2) gegenüber der zweiten Löschkammer (3) durch folgende Beziehung definiert wird: Tv = (tLibo min -t1) ms, wobei tLibo min die für die erste Löschkammer (2) minimal mögliche Lichtbogenzeit ist und t1 eine Zeit im Bereich von 2 ms bis 4 ms ist. Hybrid circuit breaker according to claim 1, characterized in that when switching off, the time advance T v of the movement of the first arcing chamber (2) relative to the second arcing chamber (3) is defined by the following relationship: T v = (t Libo min -t 1 ) ms, where t Libo min is the minimum possible arc time for the first quenching chamber (2) and t 1 is a time in the range from 2 ms to 4 ms.
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