EP1109187A1 - Hybridleistungsschalter - Google Patents

Hybridleistungsschalter Download PDF

Info

Publication number
EP1109187A1
EP1109187A1 EP00811125A EP00811125A EP1109187A1 EP 1109187 A1 EP1109187 A1 EP 1109187A1 EP 00811125 A EP00811125 A EP 00811125A EP 00811125 A EP00811125 A EP 00811125A EP 1109187 A1 EP1109187 A1 EP 1109187A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
circuit breaker
hybrid circuit
quenching
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00811125A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1109187B1 (de
Inventor
Joachim Stechbarth
Kurt Kaltenegger
Werner Hofbauer
Lutz Niemeyer
Max Claessens
Klaus-Dieter Weltmann
Christian Lindner
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 T&D Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7931524&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1109187(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ABB T&D Technology AG filed Critical ABB T&D Technology AG
Publication of EP1109187A1 publication Critical patent/EP1109187A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1109187B1 publication Critical patent/EP1109187B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H2033/028—Details the cooperating contacts being both actuated simultaneously in opposite directions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H01H2033/566—Avoiding the use of SF6
    • 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
    • H01H33/22—Selection of fluids for arc-extinguishing

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 Distribution of the recurring tension between the two Quenching chambers takes place capacitively with this switch, whereby the The quenching chambers' own capacities are decisive.
  • 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 weaker 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 Main contacts of the second quenching chamber which here as Vacuum interrupter is formed because of the shorter duration the current load when switching off a longer service life have what an improved operational availability of the Hybrid circuit breaker results.
  • the temporal Delay in the switch-off movement of the second compared to the first extinguishing chamber has when switching off asymmetrical Short-circuit currents have the great advantage that the second Extinguishing chamber loaded with significantly lower peak currents is because during this delay time the asymmetry of the Short-circuit currents have already decayed further. If the second quenching chamber is designed as a vacuum interrupter, so this effect is particularly beneficial for the Stability of the contacts.
  • 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 time advance of the movement of the first chamber against the movement of the second Ensure the extinguishing 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.
  • TVG Troriggered Vacuum Gap
  • 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 Design of the resistance coating can the dimensions of the second arcing chamber 3 are advantageously kept small.
  • the ohmic resistance of the resistance coating is in the range between 10 k ⁇ and 500 k ⁇ , the Resistance value of 100 k ⁇ proven.
  • the common quenching chamber volume 27 is filled with an electrically insulating gas or gas mixture which serves both as the quenching medium for the first quenching chamber 2 and as the insulating medium.
  • the gas or gas mixture binds free electrons to its molecules so that the spread of electrostatic charges and thus the charging of insulating parts is prevented.
  • metal vapor for example, is converted into fluoride or, if necessary, also oxidized by free oxygen.
  • 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 critical pressure ratio decreases with an increasing proportion of SF 6 gas, so that the pressure for blowing the arc in the first quenching chamber 2 can advantageously be kept low. If the first quenching chamber 2 is filled with a differently composed gas mixture, for example one of the above-mentioned ones, it must also be ensured that the critical pressure ratio corresponding to this gas mixture is not exceeded, because only then can the flow velocity of the gas blowing the arc always be in the range be kept below the speed of sound.
  • 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 no significant storage of the arc itself generated pressurized gas can occur, and consequently, no significant support from the Blowing the arc by self-generated pressurized gas occurs because only in this way is it possible a subsonic flow velocity at the To ensure blowing of the arc.
  • 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.
  • 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.
  • FIG. 3 shows a second in a highly simplified form Embodiment of a hybrid circuit breaker 1 in switched off state.
  • This embodiment differs differs from the first embodiment according to FIGS. 1 and 2 in that between the compression volume 24 and the Arc space 48 an additional, cylindrical Storage volume 49 is provided, which for storage at least part of the through the arc pressurized gas is provided. Between the Storage volume 49 and the compression volume 24 is one Check valve 28 is provided with a valve disk 29, which is a gas flow at appropriate pressure conditions from the compression volume 24 into the storage volume 49.
  • the remaining structure of this hybrid circuit breaker 1 corresponds in principle that of the first embodiment. in the Contact tube 17, the openings 50 are shown here through which gas flowing out of the arc space 48 into the Inside the support tube 15 can flow.
  • the mode of operation of this second embodiment corresponds such as that in connection with the first embodiment mode of operation of the hybrid circuit breaker 1 described, only that is added that by the arc in the Arc space 48 generates compressed gas into the storage volume 49 can flow in.
  • This pressurized gas is there for so long stored until the pressure curves in the arc space 48 it allow this compressed gas to flow back into the Arc space 48 while blowing and cooling the arc.
  • the diameter of the constriction of the Insulating nozzle 30 and the diameter of the contact tube 17 and the three sizes can be coordinated Pressure increase in the arc room 48 and thus also in the Storage volume 49 can be set so that a effective blowing of the arc is achieved without that however the pressure in the compression volume 24 is too great must become. In this way the drive is achieved designed weaker and can therefore be created cheaper. In this embodiment, too Flow rate of the gas blowing the arc reached, which is in the subsonic range.
  • 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.
  • FIG. 4 shows a third shown in a highly simplified manner Embodiment of a hybrid circuit breaker 1 in switched off state.
  • This embodiment differs differs from the second embodiment according to FIG. 3 in that it is not a separate one, through a check valve compression volume separated from the storage volume 49 having.
  • the arc space 48 is a cylindrical here trained, somewhat larger storage volume 49 connected, which is for storing at least part of the gas pressurized by the arc is. However, part of this storage volume 49 is used for Switching off mechanically compressed.
  • this hybrid circuit breaker 1 corresponds in principle according to that of the second embodiment Figure 3.
  • the contact tube 17 there are also the openings 50, through which arcing space 48 outflowing gas flow into the interior of the support tube 15 can. This outflow is by means of an inside of the Contact tube 17 attached flow cone 51 facilitated.
  • Hybrid circuit breaker 1 is also turned off always the second arcing chamber 3 compared to the first Fire chamber 2 opened with a time delay and when switched on always closed in advance, like this already has been described.
  • the support tube 15 has a cylinder 53 on the drive side designed expansion on.
  • the cylinder 53 is replaced by a metallic guide flange 54 held electrically is conductively connected to the connecting flange 9.
  • Guide flange 54 slides a sleeve 55 which with the Drive linkage 5 is connected and by this, together is moved with the contact tube 17.
  • a Piston 56 attached, through which openings 57 pass. The Piston 56 is guided through the cylinder 53.
  • Valve disc 58 held which the openings 57th closes when on the drive rod 5 facing away Side of the piston 56 there is a higher pressure than on the the drive rod 5 facing side.
  • the cylinder 53 points in the area between the off position of the Piston 56 and the drive end of the cylinder 53 lies, breakthroughs 59 that this volume with the Connect extinguishing chamber volume 27.
  • the rest of the support tube 15 has no connections to the quench chamber volume 27.
  • the inner surface of the cylinder 53 has an area 60 in which the inner diameter of the cylinder 53 is larger than the outer diameter of the piston 56, and that is the Area that the piston 56 passes through when switching off before the Contact separation between the erosion fingers 18 and the Burn-off pin 19 takes place, i.e. before an arc occurs.
  • This configuration of the cylinder 53 increases the friction between the cylinder wall and the piston 56 advantageous reduced. As soon as the arc occurs when switching off, there is a gas flow through the contact tube 17 and the Openings 50 in the interior of the support tube 15 and increased there the pressure so that there is a higher pressure inside than inside Arcing chamber volume 27.
  • the valve disc 58 then closes the openings 57 and the pressure act on the piston 56, which now, after leaving area 60, through again the cylinder 53 is guided, and supports its movement in the switch-off direction.
  • the force acting in the switch-off direction is composed of the force acting on the piston 56 minus those working in the opposite direction Force, which depends on the application of pressure smaller end face 61 of the support tube 15 originates. In this way the drive is weaker designed and can be created cheaper because this additional power is advantageously available if the forces opposing the opening movement, for example the force caused by the pressure in the Storage volume 49 is caused to occur.
  • this third embodiment corresponds about that in connection with the first embodiment Described with regard to the electrical switch-off Mode of operation of the hybrid circuit breaker 1, only that still In addition, the arc in the Arc space 48 generates compressed gas into the storage volume 49 can flow in. This pressurized gas is there for so long saved and partly during the switch-off movement additionally compressed until the pressure curves in the Arc space 48 allow this pressurized gas flows back into the arc space 48 and thereby the arc blows and cools.
  • FIG. 5 shows a fourth, shown in a highly simplified manner Embodiment of a hybrid circuit breaker 1 in switched off state.
  • This embodiment differs differs from the second embodiment according to FIG. 3 in that they are not separated by a check valve has a separate compression volume.
  • the arc room 48 here is a cylindrical, slightly larger designed blow volume 62 connected. Part of this Blowing volume 62 is mechanically compressed when switched off. Is between the blowing volume 62 and the quench chamber volume 27 one that acts as a compression piston when switched off
  • Check valve 25 is provided with a valve disk 26, which is a gas flow at appropriate pressure conditions from the quenching chamber volume 27 into the blowing volume 62.
  • the remaining structure of this hybrid circuit breaker 1 is one 3 very similar to the second embodiment according to FIG
  • the diameter of the nozzle 63 is the fourth Embodiment much larger, which means that the gas pressures occurring in the quenching chamber 2 are significant are smaller than those in the second embodiment according to Figure 3 possible gas pressures. This also means that gas heated by the arc already by the Nozzle narrow 63 and through the interior of the contact tube 17th flows out, so that no significant back heating in the Blowing volume 62 can take place.
  • the openings 50 are also here in the contact tube 17 through which from the arc space 48 outflowing gas flow into the interior of the support tube 15 can. This outflow is by means of an inside of the Contact tube 17 attached flow cone 51 facilitated.
  • the pressure increase in the Arc space 48 and thus also in the blowing volume 62 be set to be a sufficiently effective Blowing of the arc is achieved.
  • this fourth Embodiment becomes a particularly low Flow velocity of the gas blowing the arc reached, this flow rate is clearly in the Subsonic area.
  • the second arcing chamber 3 at Always switch off in relation to the first arcing chamber 2 opened with a time delay and always when switched on closed in advance, as already described has been.
  • the factor ⁇ is 1 for the nozzle material PTFE with added molybdenum sulfide and the dimensioning parameter F for this material is in the range (0.5-1) kA 2 / mm 3 . If other nozzle materials are used, the factor ⁇ and the dimensioning parameter F must be adjusted accordingly.
  • FIG. 6 shows the nozzle zone of the fourth embodiment of the hybrid circuit breaker 1 somewhat enlarged.
  • the radius R of the nozzle stroke 63 is indicated in this FIG. 6 and likewise the length E of the nozzle curve 63.
  • one Auxiliary nozzle 64 made of insulating material, which the Burning finger 18 covers outwards and together with the Insulating nozzle 30 forms a channel 65, which the blowing volume 62nd connects to the arc room 48.
  • the channel 65 runs here, for example, partially parallel to the longitudinal axis 4 and he has a bend 66 which points towards the longitudinal axis 4 runs.
  • the bent part of the channel runs under one Angle in the range of 45 ° to 90 ° to the longitudinal axis 4.
  • This bend 66 is achieved in that the Pressure ratios that in this embodiment of the Hybrid circuit breaker 1 prevail, no gas backflow can take place from the arc space 48 into the blowing volume 62.
  • This hybrid circuit breaker 1 is designed to be heat-free.
  • the second arcing chamber 3 by means of an assembly consisting of switchable power semiconductors, so you get a fifth embodiment of the Hybrid circuit breaker 1.
  • This embodiment is particularly inexpensive to manufacture, among other things This simplifies the transmission 6, since the mechanical There is no need to actuate the second arcing chamber 3.
  • the the Voltage control during switching serving high-ohmic ohmic In this case, resistance is a component of the assembly of Power semiconductors connected in parallel.
  • Such a trained one Hybrid circuit breaker 1 is particularly suitable for networks in the area around 110 kV operating voltage and less economical applicable.
  • the second arcing chamber 3 Switching operations are mechanically actuated and move in time coordinated from an off position to a Switch on position or vice versa. In the respective Switch-on position leads the second quenching chamber 3 through the Hybrid circuit breaker flowing electricity.
  • the fifth Embodiment is the second quenching chamber 3 by means of a electronically switched semiconductor element realizes them however, in the switch-on position, it also leads through the Hybrid circuit breaker flowing electricity. However, it is conceivable that parallel to the second arcing chamber 3 interruptible nominal current path is provided.
  • Embodiment is the second quenching chamber 3 by means of a TVG (Triggered Vacuum Gap) realized.
  • the two contacts 67 and 68 of the TVG are stationary, they are not driven by the gear 6 mechanically actuated.
  • a line of action 69 indicates Electrically conductive connection, not shown between the first arcing chamber 2 and the second arcing chamber 3 on.
  • Another line of action 70 that of the line of action 69 branches off, which points parallel to this second arcing chamber 3 running nominal current path 71.
  • the nominal current path is 71 by means of a separator 72 arranged in its course designed to be interruptible.
  • the separator 72 is from the transmission 6 actuated here by means of the lever 43 in a coordinated manner.
  • On Arrow 73 indicates the triggering, with the help of which Load carriers in the distance between contacts 67 and 68 be introduced so that it becomes electrically conductive.
  • the first arcing chamber 2 When switching off works in this embodiment of the Hybrid circuit breaker 1, the first arcing chamber 2 as already described earlier.
  • the second quenching chamber 3 By means of the arrow 73 indicated electronically controlled triggering is the second quenching chamber 3 electrically conductive and leads as soon as the Isolator 72 is open, the breaking current alone.
  • the second arcing chamber 3 then deletes in the next Current zero crossing and stops the first steep rise of recurring tension.
  • the first arcing chamber 2 then takes over the full recurring tension a little later.
  • Effective voltage controls described provided For dividing the recurring tension between the two Fire chambers 2 and 3 are also one of the earlier ones Effective voltage controls described provided.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Dieser Hybridleistungsschalter (1) weist mindestens zwei in Reihe geschaltete, von einem gemeinsamen Antrieb oder von separaten Antrieben betätigte, mit unterschiedlichen Löschmedien gefüllte Löschkammern (2,3) auf. Das Lösch- und Isoliermedium der ersten Löschkammer (2) umgibt die zweite Löschkammer (3) isolierend. Es soll ein Hybridleistungsschalter geschaffen werden, der preisgünstig zu erstellen ist und der eine hohe Verfügbarkeit aufweist. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass Mittel vorgesehen sind, welche beim Ausschaltvorgang stets einen zeitlichen Vorlauf der Bewegung der ersten Löschkammer (2) gegenüber der zweiten Löschkammer (3) und beim Einschaltvorgang stets einen zeitlichen Vorlauf der Bewegung der zweiten Löschkammer (3) gegenüber der ersten Löschkammer (2) sicherstellen. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung geht aus von einem Hybridleistungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
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.
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. Die Verteilung der wiederkehrenden Spannung auf die beiden Löschkammern erfolgt bei diesem Schalter kapazitiv, wobei die Eigenkapazitäten der Löschkammern ausschlaggebend sind.
Aus der Offenlegungsschrift DE 4 427 163 A1 ist ein Druckgasschalter bekannt, dessen Löschkammer zwei gegenläufig bewegte Hauptkontakte aufweist. Das druckbeaufschlagte Gas für das Beblasen des Lichtbogens wird zum einen Teil vom Lichtbogen selber erzeugt und in einem Speichervolumen gespeichert, zum anderen Teil wird es, abhängig von der Bewegung der Hauptkontakte, in einer Kolben-Zylinder-Anordnung erzeugt, und im Bedarfsfall strömt dieser andere Teil durch das Speichervolumen hindurch und bebläst den Lichtbogen. Bei diesem Druckgasschalter wird eine intensive Beblasung des Lichtbogens angestrebt, was einen vergleichsweise hohen Löschgasdruck bedingt. Der Antrieb des Druckgasschalters muss demnach leistungsstark sein, um die Bewegung der Hauptkontakte gegen diesen vergleichsweise hohen Löschgasdruck zu ermöglichen.
Bei den bekannten Hybridschaltern und konventionellen Leistungsschaltern wird stets in der mit einem in der Regel gasförmigen Isolier- und Löschmedium gefüllten Löschkammer eine möglichst intensive Beblasung des Lichtbogens angestrebt. Diese intensive Beblasung ist nötig, um eine gute Kühlung des Lichtbogens zu erreichen und um sicherzustellen, dass der Lichtbogen einwandfrei gelöscht wird, und dass die Löschstrecke sehr rasch von ionisierten Gasen und Abbrandpartikeln befreit wird. Nach dem Löschen des Lichtbogens wird von Anfang an ein wesentlicher Teil der wiederkehrenden Spannung von dieser Löschstrecke gehalten. Eine derartige intensive Beblasung wird in der Regel nur erreicht, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des beblasenden Mediums im Bereich über der Schallgeschwindigkeit liegt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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, und ein Verfahren zu seinem Betrieb anzugeben.
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 schwächer 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 Hauptkontakte der zweiten Löschkammer, die hier als Vakuumschaltkammer ausgebildet ist, wegen der kürzeren Dauer der Strombelastung beim Ausschalten eine grössere Lebensdauer aufweisen, was eine verbesserte betriebliche Verfügbarkeit des Hybridleistungsschalters zur Folge hat. Die zeitliche Verzögerung der Ausschaltbewegung der zweiten gegenüber der ersten Löschkammer hat beim Ausschalten von asymmetrischen Kurzschlussströmen den grossen Vorteil, dass die zweite Löschkammer mit wesentlich geringeren Spitzenströmen belastet wird, da während dieser Verzögerungszeit die Asymmetrie der Kurzschlussströme schon weiter abgeklungen ist. Wenn die zweite Löschkammer als Vakuumschaltkammer ausgebildet ist, so wirkt sich dieser Effekt besonders vorteilhaft für die Standfestigkeit der Kontakte aus.
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 einen zeitlichen Vorlauf der Bewegung der ersten Löschkammer gegenüber der Bewegung der zweiten Löschkammer sicherstellen. 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, insbesondere kann die zweite Löschkammer auch als TVG (Triggered Vacuum Gap)ausgebildet sein.
Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigen:
  • Fig. 1 eine erste 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 erste Ausführungsform des stark vereinfacht dargestellten Hybridleistungsschalters im ausgeschalteten Zustand,
  • Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines stark vereinfacht dargestellten Hybridleistungsschalters im ausgeschalteten Zustand, bei welcher der Lichtbogen in der ersten Löschkammer durch in einem Speichervolumen gespeichertes, vom Lichtbogen selbst mit Druck beaufschlagtem Gas in Verbindung mit durch in einer separaten Kolben-Zylinder-Anordnung komprimiertem Gas beblasen wird,
  • Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines stark vereinfacht dargestellten Hybridleistungsschalters im ausgeschalteten Zustand, bei welcher der Lichtbogen in der ersten Löschkammer durch in einem Speichervolumen gespeichertes, vom Lichtbogen selbst mit Druck beaufschlagtem Gas beblasen wird, wobei beim Ausschalten ein Teil des Gases im Speichervolumen zusätzlich mittels eines Kolbens komprimiert wird,
  • Fig. 5 eine vierte Ausführungsform eines stark vereinfacht dargestellten Hybridleistungsschalters im ausgeschalteten Zustand, bei welcher, wie bei der dritten Ausführungsform, der Lichtbogen in der ersten Löschkammer durch in einem Speichervolumen gespeichertes, vom Lichtbogen selbst mit Druck beaufschlagtem Gas beblasen wird, wobei beim Ausschalten ein Teil des Gases im Speichervolumen zusätzlich mittels eines Kolbens komprimiert wird,
  • Fig. 6 einen vergrösserten Teilschnitt durch die erste Löschkammer der vierten Ausführungsform des Hybridleistungsschalters,
  • Fig. 7 die Darstellung eines kritischen Druckverhältnisses, und
  • Fig. 8 eine sechste Ausführungsform eines stark vereinfacht dargestellten Hybridleistungsschalters im ausgeschalteten Zustand, bei welcher die zweite Löschkammer als TVG (Triggered Vacuum Gap) ausgeführt ist.
    • 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.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
    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.
    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.
    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.
    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.
    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.
    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.
    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.
    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 einstückige 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.
    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.
    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.
    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 Ausgestaltung des Widerstandsbelags können die Abmessungen der zweiten Löschkammer 3 vorteilhaft klein gehalten werden. Der ohmsche Widerstand des Widerstandsbelags liegt im Bereich zwischen 10 kΩ und 500 kΩ, als besonders günstig hat sich der Widerstandswert von 100 kΩ erwiesen.
    Das gemeinsame Löschkammervolumen 27 ist mit einem elektrisch isolierend wirkenden, Gas oder Gasgemisch gefüllt, welches sowohl als Löschmedium für die erste Löschkammer 2 als auch als Isoliermedium dient. Das Gas oder Gasgemisch bindet freie Elektronen an seine Moleküle, sodass die Ausbreitung von elektrostatischen Ladungen und damit die Aufladung von Isolierteilen unterbunden wird. Um elektrisch leitfähige Reaktionsprodukte zu vermeiden, wird beispielsweise Metalldampf in Fluoride umgewandelt oder gegebenenfalls auch durch freien Sauerstoff oxidiert. 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. Als Löschgas kann aber auch ein Gemisch aus CO2-Gas mit O2-Gas verwendet werden, wobei der O2-Anteil im Bereich von 5% bis 30% liegt. Ferner kann ein Gemisch aus CH4-Gas mit H2-Gas verwendet werden, wobei der H2-Anteil im Bereich von 5% bis 30% liegt. Die beiden zuletzt genannten Löschgasgemische werden besonders dann eingesetzt, wenn Abbrandkontakte aus Graphit vorgesehen sind, da durch sie die abgebrannten Graphitpartikel unschädlich gemacht werden. Es sind jedoch auch noch andere Gase und Gasmischungen vorstellbar.
    Die Fig. 7 zeigt ein kritisches Druckverhältnis für die Füllung der ersten Löschkammer 2 mit einem Gemisch aus SF6-Gas und N2-Gas. Wird darauf geachtet, dass, trotz des Einflusses der im Lichtbogen freigesetzten Energie, dieses kritische Druckverhältnis nicht überschritten wird, so gelingt es, die Strömungsgeschwindigkeit des den Lichtbogen beblasenden Gases stets im Bereich unterhalb der Schallgeschwindigkeit zu halten. Auf der Ordinatenachse des Diagramms ist das Verhältnis zwischen dem maximal auftretenden Druck Pmax und dem Auspuffdruck PAuspuff in der ersten Löschkammer 2 aufgetragen, und auf der Abszissenachse der prozentuale Anteil des SF6-Gases an der Füllung. Es ist ersichtlich, dass mit einem zunehmenden Anteil von SF6-Gas das kritische Druckverhältnis kleiner wird, sodass der Druck für die Beblasung des Lichtbogens in der ersten Löschkammer 2 vorteilhaft klein gehalten werden kann. Wird die erste Löschkammer 2 mit einem anders zusammengesetzten Gasgemisch gefüllt, beispielsweise eines der oben erwähnten, so ist ebenfalls darauf zu achten, dass das diesem Gasgemisch entsprechende kritische Druckverhältnis nicht überschritten wird, denn nur so kann die Strömungsgeschwindigkeit des den Lichtbogen beblasenden Gases stets im Bereich unterhalb der Schallgeschwindigkeit gehalten werden.
    Die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich unterhalb der Schallgeschwindigkeit lässt sich einfacher beherrschen, da hier im Strömungskanal die bei Überschallströmungen auftretende Dichteherabsetzung fehlt, sodass hier der Entwicklungsaufwand gegenüber demjenigen bei herkömmlichen Leistungsschaltern vorteilhaft klein gehalten werden kann.
    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.
    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.
    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.
    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.
    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.
    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.
    Bei dieser Ausführungsform des Hybridleistungsschalters 1 ist der Lichtbogenraum 48 der ersten Löschkammer 2 so ausgelegt, dass 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.
    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 auch 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.
    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.
    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.
    Die Figur 3 zeigt eine stark vereinfacht dargestellte zweite Ausführungsform eines Hybridleistungsschalters 1 im ausgeschalteten Zustand. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform gemäss den Figuren 1 und 2 dadurch, dass zwischen dem Kompressionsvolumen 24 und dem Lichtbogenraum 48 ein zusätzliches, zylindrisch ausgebildetes Speichervolumen 49 vorgesehen ist, welches für die Speicherung zumindest eines Teils des durch den Lichtbogen druckbeaufschlagten Gases vorgesehen ist. Zwischen dem Speichervolumen 49 und dem Kompressionsvolumen 24 ist ein Rückschlagventil 28 mit einer Ventilscheibe 29 vorgesehen, welches bei entsprechenden Druckverhältnissen eine Gasströmung vom Kompressionsvolumen 24 in das Speichervolumen 49 zulässt. Der übrige Aufbau dieses Hybridleistungsschalters 1 entspricht prinzipiell demjenigen der ersten Ausführungsform. Im Kontaktrohr 17 sind hier die Öffnungen 50 dargestellt, durch welche aus dem Lichtbogenraum 48 ausströmendes Gas in das Innere des Tragrohrs 15 abströmen kann. Dieses Abströmen wird mittels eines im Innern des Kontaktrohrs 17 angebrachten Strömungskegels 51 erleichtert. In die Düsenhalterung 22 ist ein metallischer Kontaktring 52 integriert, auf dem im eingeschalteten Zustand des Schalters die Gleitkontakte 32 des Gehäuses 33 aufliegen und die Nennstrombahn schliessen.
    Die Wirkungsweise dieser zweiten Ausführungsform entspricht etwa der im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Wirkungsweise des Hybridleistungsschalters 1, nur dass noch hinzukommt, dass durch den Lichtbogen im Lichtbogenraum 48 erzeugtes Druckgas in das Speichervolumen 49 einströmen kann. Dieses Druckgas wird dort so lange gespeichert, bis die Druckverläufe im Lichtbogenraum 48 es erlauben, dass dieses Druckgas zurückströmt in den Lichtbogenraum 48 und dabei den Lichtbogen bebläst und kühlt. Sobald der Speicherdruck weiter gefallen ist, öffnet das Rückschlagventil 28 und aus dem Kompressionsvolumen 24 strömt komprimiertes Frischgas nach und unterstützt die Beblasung des Lichtbogens. Mittels der Optimierung der Grösse des Speichervolumens 49, des Durchmessers des Engnisses der Isolierdüse 30 und des Durchmessers des Kontaktrohrs 17 und einer Abstimmung dieser drei Grössen aufeinander kann der Druckanstieg im Lichtbogenraum 48 und damit auch im Speichervolumen 49 so eingestellt werden, dass eine wirkungsvolle Beblasung des Lichtbogens erreicht wird, ohne dass jedoch der Druck im Kompressionsvolumen 24 allzu gross werden muss. Auf diese Art wird erreicht, dass der Antrieb schwächer ausgelegt und damit billiger erstellt werden kann. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine Stömungsgeschwindigkeit des den Lichtbogen beblasenden Gases erreicht, die im Unterschallbereich liegt.
    Bei dieser zweiten Ausführungsform 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.
    Die Figur 4 zeigt eine stark vereinfacht dargestellte dritte Ausführungsform eines Hybridleistungsschalters 1 im ausgeschalteten Zustand. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform gemäss der Figur 3 dadurch, dass sie kein separates, durch ein Rückschlagventil vom Speichervolumen 49 abgetrenntes Kompressionsvolumen aufweist. Mit dem Lichtbogenraum 48 ist hier ein zylindrisch ausgebildetes, etwas grösser ausgelegtes Speichervolumen 49 verbunden, welches für die Speicherung zumindest eines Teils des durch den Lichtbogen druckbeaufschlagten Gases vorgesehen ist. Ein Teil dieses Speichervolumens 49 wird jedoch beim Ausschalten mechanisch komprimiert. Zwischen dem Speichervolumen 49 und dem Löschkammervolumen 27 ist ein beim Ausschalten als Kompressionskolben wirkendes Rückschlagventil 25 mit einer Ventilscheibe 26 vorgesehen, welches bei entsprechenden Druckverhältnissen eine Gasströmung vom Löschkammervolumen 27 in das Speichervolumen 49 zulässt. Der übrige Aufbau dieses Hybridleistungsschalters 1 entspricht prinzipiell demjenigen der zweiten Ausführungsform gemäss Figur 3. Im Kontaktrohr 17 sind hier ebenfalls die Öffnungen 50 dargestellt, durch welche aus dem Lichtbogenraum 48 ausströmendes Gas in das Innere des Tragrohrs 15 abströmen kann. Dieses Abströmen wird mittels eines im Innern des Kontaktrohrs 17 angebrachten Strömungskegels 51 erleichtert.
    Mittels der Optimierung der Grösse des Speichervolumens 49, des Durchmessers des Engnisses der Isolierdüse 30 und des Durchmessers des Kontaktrohrs 17 und einer Abstimmung dieser drei Grössen aufeinander kann der Druckanstieg im Lichtbogenraum 48 und damit auch im Speichervolumen 49 so eingestellt werden, dass eine wirkungsvolle Beblasung des Lichtbogens erreicht wird. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine Stömungsgeschwindigkeit des den Lichtbogen beblasenden Gases erreicht, die im Unterschallbereich liegt.
    Bei dieser dritten Ausführungsform des Hybridleistungsschalters 1 wird beim Ausschalten ebenfalls stets die zweite Löschkammer 3 gegenüber der ersten Löschkammer 2 zeitlich verzögert geöffnet und beim Einschalten stets zeitlich vorlaufend geschlossen, wie dies bereits beschrieben wurde.
    Bei dieser dritten Ausführungsform gemäss Figur 4 ist antriebsseitig eine zusätzliche Kolben-Zylinder-Anordnung vorgesehen, welche mit Hilfe des durch die Energie des Lichtbogens erzeugten druckbeaufschlagten Gases die Ausschaltbewegung der Löschkammer 2 kräftemässig unterstützt. Das Tragrohr 15 weist antriebsseitig eine als Zylinder 53 ausgelegte Aufweitung auf. Der Zylinder 53 wird durch einen metallischen Führungsflansch 54 gehalten, der elektrisch leitend mit dem Anschlussflansch 9 verbunden ist. In dem Führungsflansch 54 gleitet eine Hülse 55, die mit dem Antriebsgestänge 5 verbunden ist und die von diesem, gemeinsam mit dem Kontaktrohr 17 bewegt wird. Auf der dem Antriebsgestänge 5 abgewandten Seite der Hülse 55 ist ein Kolben 56 befestigt, der von Öffnungen 57 durchsetzt wird. Der Kolben 56 wird durch den Zylinder 53 geführt. Ferner wird auf der dem Antriebsgestänge 5 abgewandten Seite der Hülse 55 eine Ventilscheibe 58 gehalten, welche die Öffnungen 57 verschliesst, wenn auf der dem Antriebsgestänge 5 abgewandten Seite des Kolbens 56 ein höherer Druck herrscht als auf der dem Antriebsgestänge 5 zugewandten Seite. Der Zylinder 53 weist in dem Bereich, der zwischen der Ausschaltstellung des Kolbens 56 und dem antriebsseitigen Ende des Zylinders 53 liegt, Durchbrüche 59 auf, die dieses Volumen mit dem Löschkammervolumen 27 verbinden. Das übrige Tragrohr 15 weist keine Verbindungen zum Löschkammervolumen 27 auf.
    Die innere Oberfläche des Zylinders 53 weist einen Bereich 60 auf, in dem der Innendurchmesser des Zylinders 53 grösser ist als der Aussendurchmesser des Kolbens 56, und zwar ist das der Bereich, den der Kolben 56 beim Ausschalten durchläuft ehe die Kontakttrennung zwischen den Abbrandfingern 18 und dem Abbrandstift 19 stattfindet, also ehe ein Lichtbogen auftritt. Durch diese Ausgestaltung des Zylinders 53 wird die Reibung zwischen der Zylinderwand und dem Kolben 56 vorteilhaft reduziert. Sobald beim Ausschalten der Lichtbogen auftritt, erfolgt eine Gasströmung durch das Kontaktrohr 17 und die Öffnungen 50 in das Innere des Tragrohrs 15 und erhöht dort den Druck, sodass im Inneren ein höherer Druck herrscht als im Löschkammervolumen 27. Die Ventilscheibe 58 verschliesst dann die Öffnungen 57 und der Druck wirkt auf den Kolben 56 ein, der jetzt, nach dem Verlassen des Bereiches 60, wieder durch den Zylinder 53 geführt wird, und unterstützt dessen Bewegung in Ausschaltrichtung. Die in Ausschaltrichtung wirkende Kraft setzt sich zusammen aus der auf den Kolben 56 wirkenden Kraft abzüglich der in die entgegengesetzte Richtung wirkenden Kraft, welche von der Druckbeaufschlagung der wesentlich kleineren stirnseitigen Fläche 61 des Tragrohrs 15 herrührt. Auf diese Art wird erreicht, dass der Antrieb schwächer ausgelegt und damit billiger erstellt werden kann, da diese zusätzliche Kraft vorteilhaft gerade dann zur Verfügung steht, wenn die der Ausschaltbewegung entgegen wirkenden Kräfte, beispielsweise die Kraft die durch den Druck im Speichervolumen 49 verursacht wird, auftreten.
    Die Wirkungsweise dieser dritten Ausführungsform entspricht etwa der im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform im Hinblick auf das elektrische Ausschalten beschriebenen Wirkungsweise des Hybridleistungsschalters 1, nur dass noch hinzukommt, dass zusätzlich durch den Lichtbogen im Lichtbogenraum 48 erzeugtes Druckgas in das Speichervolumen 49 einströmen kann. Dieses Druckgas wird dort so lange gespeichert und zum Teil während der Ausschaltbewegung zusätzlich komprimiert, bis die Druckverläufe im Lichtbogenraum 48 es erlauben, dass dieses Druckgas zurückströmt in den Lichtbogenraum 48 und dabei den Lichtbogen bebläst und kühlt.
    Diese oben beschriebene Unterstützung der Antriebskräfte nach dem Differentialkolbenprinzip kann vorteilhaft bei jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen des Hybridleistungsschalters 1 vorgesehen werden. Durch diese Massnahme kann auf einfache Weise der Bedarf an mechanischer Antriebsenergie weiter reduziert und der Antrieb weiter verbilligt werden.
    Die Figur 5 zeigt eine stark vereinfacht dargestellte vierte Ausführungsform eines Hybridleistungsschalters 1 im ausgeschalteten Zustand. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform gemäss der Figur 3 dadurch, dass sie kein durch ein Rückschlagventil abgetrenntes separates Kompressionsvolumen aufweist. Mit dem Lichtbogenraum 48 ist hier ein zylindrisch ausgebildetes, etwas grösser ausgelegtes Blasvolumen 62 verbunden. Ein Teil dieses Blasvolumens 62 wird beim Ausschalten mechanisch komprimiert. Zwischen dem Blasvolumen 62 und dem Löschkammervolumen 27 ist ein beim Ausschalten als Kompressionskolben wirkendes Rückschlagventil 25 mit einer Ventilscheibe 26 vorgesehen, welches bei entsprechenden Druckverhältnissen eine Gasströmung vom Löschkammervolumen 27 in das Blasvolumen 62 zulässt. Der übrige Aufbau dieses Hybridleistungsschalters 1 ist demjenigen der zweiten Ausführungsform gemäss Figur 3 sehr ähnlich, der Durchmesser des Düsenengnisses 63 ist jedoch bei der vierten Ausführungsform wesentlich grösser, was zur Folge hat, dass die in der Löschkammer 2 auftretenden Gasdrücke wesentlich kleiner sind als die bei der zweiten Ausführungsform gemäss Figur 3 möglichen Gasdrücke. Dies bedingt weiterhin, dass durch den Lichtbogen aufgeheiztes Gas bereits durch das Düsenengnis 63 und durch das Innere des Kontaktrohrs 17 abströmt, sodass keine nennenswerte Rückheizung in das Blasvolumen 62 erfolgen kann.
    Im Kontaktrohr 17 sind hier ebenfalls die Öffnungen 50 dargestellt, durch welche aus dem Lichtbogenraum 48 ausströmendes Gas in das Innere des Tragrohrs 15 abströmen kann. Dieses Abströmen wird mittels eines im Innern des Kontaktrohrs 17 angebrachten Strömungskegels 51 erleichtert. Mittels der Optimierung der Grösse des Blasvolumens 62, des Durchmessers des Düsenengnisses 63 der Isolierdüse 30 und des inneren Durchmessers des Kontaktrohrs 17 und einer Abstimmung dieser drei Grössen aufeinander kann der Druckanstieg im Lichtbogenraum 48 und damit auch im Blasvolumen 62 so eingestellt werden, dass eine hinreichend wirkungsvolle Beblasung des Lichtbogens erreicht wird. Bei dieser vierten Ausführungsform wird eine besonders niedrige Strömungsgeschwindigkeit des den Lichtbogen beblasenden Gases erreicht, diese Strömungsgeschwindigkeit liegt deutlich im Unterschallbereich.
    Bei dieser vierten Ausführungsform des Hybridleistungsschalters 1 wird die zweite Löschkammer 3 beim Ausschalten ebenfalls stets gegenüber der ersten Löschkammer 2 zeitlich verzögert geöffnet und beim Einschalten stets zeitlich vorlaufend geschlossen, wie dies bereits beschrieben wurde.
    Bei dieser vierten Ausführungsform des Hybridleistungsschalters 1 ist der Durchmesser des Düsenengnisses 63 der Isolierdüse 30 besonders gross ausgebildet. Er wird beispielsweise aus der folgenden Beziehung, die den Dimensionierungsparameter F für das Düsenmaterial PTFE mit beigemengtem Molybdänsulfid festlegt, bestimmt: F = α.(I max)2 · E R 4 . kA 2 mm 3 wobei α ein vom Material der Isolierdüse 30 abhängiger Faktor ist, wobei Imax der maximal abzuschaltende Strom in kA ist, wobei E die Länge des Düsenengnisses 63 in mm ist und wobei R der Radius des Düsenengnisses 63 in mm ist. Der Faktor α ist 1 für das Düsenmaterial PTFE mit beigemengtem Molybdänsulfid und der Dimensionierungsparameter F liegt für dieses Material im Bereich (0,5-1) kA2/mm3. Werden andere Düsenmaterialien verwendet, so müssen der Faktor α und der Dimensionierungsparameter F entsprechend angepasst werden.
    Die Figur 6 zeigt die Düsenzone der vierten Ausführungsform des Hybridleistungsschalters 1 etwas vergrössert. Der Radius R des Düsenengnisses 63 ist in dieser Figur 6 angegeben und ebenso die Länge E des Düsenengnisses 63. Ferner ist eine Hilfsdüse 64 aus Isoliermaterial dargestellt, welche die Abbrandfinger 18 nach aussen hin abdeckt und zusammen mit der Isolierdüse 30 einen Kanal 65 bildet, der das Blasvolumen 62 mit dem Lichtbogenraum 48 verbindet. Der Kanal 65 verläuft hier beispielsweise teilweise parallel zur Längsachse 4 und er weist eine Abknickung 66 auf, die auf die Längsachse 4 zu verläuft. Der abgeknickte Kanalteil verläuft unter einem Winkel im Bereich von 45° bis 90° zur Längsachse 4. Durch diese Abknickung 66 wird erreicht, dass bei den Druckverhältnissen, die bei dieser Ausführungsform des Hybridleistungsschalters 1 herrschen, keine Gasrückströmung vom Lichtbogenraum 48 in das Blasvolumen 62 erfolgen kann. Dieser Hybridleistungsschalter 1 ist rückheizfrei ausgebildet.
    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.
    Wird die zweite Löschkammer 3 mittels einer Baugruppe bestehend aus schaltbaren Leistungshalbleitern realisiert, so erhält man eine fünfte Ausführungsform des Hybridleistungsschalters 1. Diese Ausführungsform ist preislich besonders günstig herzustellen, unter anderem vereinfacht sich dadurch das Getriebe 6, da die mechanische Betätigung der zweiten Löschkammer 3 entfällt. Der der Spannungssteuerung beim Schalten dienende hochohmige ohmsche Widerstand ist in diesem Fall als Bauelement der Baugruppe von Leistungshalbleitern parallel geschaltet. Die zeitliche Verzögerung des Ausschaltens und der zeitliche Vorlauf gegenüber der Löschkammer 2 beim Einschalten wird bei dieser Variante mittels eines elektronischen Steuerungsgliedes eingestellt. Ein derartig ausgebildeter Hybridleistungsschalter 1 ist besonders für Netze im Bereich um 110 kV Betriebsspannung und darunter wirtschaftlich einsetzbar.
    Bei den vorab beschriebenen vier Ausführungsformen des Hybridleistungsschalters 1 wird die zweite Löschkammer 3 bei Schaltvorgängen mechanisch betätigt und bewegt sich, zeitlich koordiniert, von einer Ausschaltstellung in eine Einschaltstellung oder umgekehrt. In der jeweiligen Einschaltstellung führt die zweite Löschkammer 3 den durch den Hybridleistungsschalter fliessenden Strom. Bei der fünften Ausführungsform wird die zweite Löschkammer 3 mittels eines elektronisch geschalteten Halbleiterelements realisiert, sie führt jedoch in der Einschaltstellung ebenfalls den durch den Hybridleistungsschalter fliessenden Strom. Es ist jedoch vorstellbar, dass parallel zu der zweiten Löschkammer 3 eine unterbrechbare Nennstrombahn vorgesehen ist.
    Bei der in der Fig. 8 schematisch dargestellten sechsten Ausführungsform wird die zweite Löschkammer 3 mittels einer TVG (Triggered Vacuum Gap) realisiert. Die beiden Kontakte 67 und 68 der TVG sind stationär, sie werden nicht vom Getriebe 6 her mechanisch betätigt. Eine Wirkungslinie 69 deutet die nicht näher dargestellte elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Löschkammer 2 und der zweiten Löschkammer 3 an. Eine weitere Wirkungslinie 70, die von der Wirkungslinie 69 abzweigt, deutet die parallel zu dieser zweiten Löschkammer 3 verlaufende Nennstrombahn 71 an. Die Nennstrombahn 71 ist mittels eines in ihrem Verlauf angeordneten Trenners 72 unterbrechbar ausgebildet. Der Trenner 72 wird vom Getriebe 6 her mittels des Hebels 43 zeitlich koordiniert betätigt. Ein Pfeil 73 deutet die Triggerung an, mit deren Hilfe Ladungsträger in die Strecke zwischen den Kontakten 67 und 68 eingebracht werden, sodass diese elektrisch leitfähig wird.
    Bei der Ausschaltung arbeitet bei dieser Ausführungsform des Hybridleistungsschalters 1 die erste Löschkammer 2 wie bereits früher beschrieben. Mittels der durch den Pfeil 73 angedeuteten elektronisch gesteuerten Triggerung wird die zweite Löschkammer 3 elektrisch leitend und führt, sobald der Trenner 72 geöffnet ist, den Ausschaltstrom allein. In der Regel löscht die zweite Löschkammer 3 dann im nächsten Stromnulldurchgang und hält dem ersten steilen Anstieg der wiederkehrenden Spannung stand. Die erste Löschkammer 2 übernimmt dann etwas später die volle wiederkehrende Spannung. Für die Aufteilung der wiederkehrenden Spannung auf die beiden Löschkammern 2 und 3 ist auch hier eine der früher beschriebenen wirksamen Spannungssteuerungen vorgesehen.
    BEZEICHNUNGSLISTE
    1
    Hybridleistungsschalter
    2,3
    Löschkammer
    4
    Längsachse
    5
    Antriebsgestänge
    6
    Getriebe
    7
    Stützisolator
    8
    Flansch
    9
    Anschlussflansch
    10
    Endflansch
    11
    Löschkammergehäuse
    12
    Endflansch
    13
    Anschlussflansch
    14
    Tragplatte
    15
    Tragrohr
    16
    Führungsteil
    17
    Kontaktrohr
    18
    Abbrandfinger
    19
    Abbrandstift
    20
    Verjüngung
    21
    Führungspartie
    22
    Düsenhalterung
    23
    Gleitkontakte
    24
    Kompressionsvolumen
    25
    Rückschlagventil
    26
    Ventilscheibe
    27
    Löschkammervolumen
    28
    Rückschlagventil
    29
    Ventilscheibe
    30
    Isolierdüse
    31
    Verdickung
    32
    Gleitkontakte
    33
    Gehäuse
    34
    Führungsteil
    35
    Wirkungslinie
    36
    beweglicher Kontakt
    37
    Haltescheibe
    38
    Zahnstange
    39,40
    Zahnrad
    41,42
    Stützrolle
    43
    Hebel
    44
    Anschlussteil
    45
    feststehender Kontakt
    46
    Isoliergehäuse
    47
    Widerstandsbelag
    48
    Lichtbogenraum
    49
    Speichervolumen
    50
    Öffnungen
    51
    Strömungskegel
    52
    Kontaktring
    53
    Zylinder
    54
    Führungsflansch
    55
    Hülse
    56
    Kolben
    57
    Öffnungen
    58
    Ventilscheibe
    59
    Durchbrüche
    60
    Bereich
    61
    Fläche
    62
    Blasvolumen
    63
    Düsenengnis
    64
    Hilfsdüse
    65
    Kanal
    66
    Abknickung
    67,68
    Kontakte
    69,70
    Wirkungslinie
    71
    Nennstrombahn
    72
    Trenner
    73
    Pfeil
    R
    Radius des Düsenengnisses 63
    E
    Länge des Düsenengnisses 63

    Claims (22)

    1. 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, 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 als Lösch- und Isoliermedium der ersten Löschkammer (2) ein druckbeaufschlagtes Gas oder ein Gasgemisch verwendet wird, und
      dass als zweite Löschkammer (3) mindestens eine Vakuumschaltkammer vorgesehen ist.
    2. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
      dass der beim Ausschalten auftretende Druckaufbau im Lösch- und Isoliermedium der ersten Löschkammer (2) einen spezifischen kritischen Druckbereich nicht übersteigt, sodass das Lösch- und Isoliermedium während des Beblasens des Lichtbogens stets mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich unterhalb der Schallgeschwindigkeit strömt.
    3. 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.
    4. 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.
    5. Hybridleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
      dass als Lösch- und Isoliermedium in der ersten Löschkammer (2) reines SF6-Gas oder ein Gemisch von N2-Gas mit SF6-Gas eingesetzt wird oder ein Gemisch aus Druckluft mit anderen elektronegativen Gasen.
    6. Hybridleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
      dass als Lösch- und Isoliermedium in der ersten Löschkammer (2) ein Gemisch aus CO2-Gas mit O2-Gas eingesetzt wird, wobei der O2-Anteil im Bereich von 5% bis 30% liegt, oder ein Gemisch aus CH4-Gas mit H2-Gas, wobei der H2-Anteil im Bereich von 5% bis 30% liegt.
    7. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
      dass vorzugsweise ein Gasgemisch mit einem Anteil von 5% bis 50% SF6-Gas eingesetzt wird.
    8. Hybridleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
      dass der Fülldruck der ersten Löschkammer (2) im Bereich von 3 bar bis 22 bar, vorzugsweise jedoch bei 9 bar, liegt.
    9. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
      dass Mittel vorgesehen sind, die im Verlaufe eines Schaltvorgangs eine sinnvolle Spannungsverteilung über die erste (2) und die zweite Löschkammer (3) gewährleisten.
    10. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
      dass ohmisch-kapazitive Mittel für die Spannungsverteilung über die erste (2) und die zweite Löschkammer (3) vorgesehen sind.
    11. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
      dass die zweite Löschkammer (3) mit einem ohmschen Widerstand starr überbrückt ist.
    12. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
      dass der Wert des ohmschen Widerstands im Bereich zwischen 10 und 500 kΩ liegt, dass er vorzugsweise jedoch 100 kΩ beträgt.
    13. 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.
    14. Hybridleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
      dass das für die Beblasung des Lichtbogens in der ersten Löschkammer (2) nötige druckbeaufschlagte Gas
      a) in einem Kompressionsvolumen (24) oder
      b) in einem mit einem separaten Speichervolumen (49)für die Speicherung des durch Lichtbogenunterstützung erzeugten Gasanteils zusammenwirkenden Kompressionsvolumen (24) oder
      c) in einem teilweise komprimierbaren Speichervolumen (49) für die Speicherung des durch Lichtbogenunterstützung erzeugten Gasanteils oder
      d) in einem nur teilweise komprimierbaren Blasvolumen (62) ohne Lichtbogenunterstützung erzeugt wird.
    15. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
      dass der Dimensionierungsparameter F für das Düsenengnis (63) der Isolierdüse (30) für die Variante des Hybridleistungsschalters (1) bei der das für die Beblasung des Lichtbogens in der ersten Löschkammer (2) nötige druckbeaufschlagte Gas in einem nur teilweise komprimierbaren Blasvolumen (62) ohne Lichtbogenunterstützung erzeugt wird, aus der folgenden Beziehung bestimmt wird: F = α.(I max)2 · E R 4 . kA 2 mm 3 wobei α ein vom Material der Isolierdüse (30) abhängiger Faktor ist, wobei Imax der maximal abzuschaltende Strom in kA ist, wobei E die Länge des Düsenengnisses (63) in mm ist und wobei R der Radius des Düsenengnisses (63) in mm ist.
    16. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
      dass der Dimensionierungsparameter F beim Einsatz des Düsenmaterials PTFE mit beigemengtem Molybdänsulfid für die Isolierdüse (30) im Bereich von (0,5-1) kA2/mm3 liegt.
    17. Hybridleistungsschalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
      dass die zweite Löschkammer (3) als TVG (Triggered Vacuum Gap) ausgebildet ist.
    18. 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, dadurch gekennzeichnet,
      dass Mittel vorgesehen sind, welche beim Ausschaltvorgang stets einen zeitlichen Vorlauf der Bewegung der ersten Löschkammer (2) gegenüber der zweiten Löschkammer (3) und beim Einschaltvorgang stets einen zeitlichen Vorlauf der Bewegung der zweiten Löschkammer (3) gegenüber der ersten Löschkammer (2)sicherstellen,
      dass als Lösch- und Isoliermedium der ersten Löschkammer (2) ein druckbeaufschlagtes Gas oder ein Gasgemisch verwendet wird, und
      dass die beiden Löschkammern (2,3) unterschiedliche Löschmedien aufweisen.
    19. Hybridleistungsschalter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
      dass als Lösch- und Isoliermedium der ersten Löschkammer (2) ein Gas oder ein Gasgemisch verwendet wird, und
      dass als zweite Löschkammer mindestens ein schaltbarer Leistungshalbleiter vorgesehen ist.
    20. Verfahren für das Ausschalten eines Hybridleistungsschalters, dadurch gekennzeichnet:
      a) dass stets die erste Löschkammer (2) zeitlich vor der zweiten Löschkammer (3) öffnet,
      b) dass der beim Ausschalten auftretende Druck im Lichtbogenraum (48) einen spezifischen kritischen Druckbereich nicht übersteigt,
      c) dass die Beblasung des Lichtbogens mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich unterhalb der Schallgeschwindigkeit erfolgt,
      d) dass der nach dem Erlöschen des Lichtbogens folgende erste steile Anstieg der wiederkehrenden Spannung überwiegend durch die zweite Löschkammer (3) gehalten wird, und
      e) dass im weiteren Verlauf die erste Löschkammer (2) den überwiegenden Anteil der anliegenden Spannung hält.
    21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet:
      dass während des Ausschaltvorgangs die Spannungsverteilung über den beiden Löschkammern (2,3) mittels einer ohmisch-kapazitiven oder einer ohmschen Steuerung erreicht wird.
    22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet:
      dass dabei ein Hybridleistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 eingesetzt wird.
    EP00811125A 1999-12-06 2000-11-27 Hybridleistungsschalter Expired - Lifetime EP1109187B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19958645A DE19958645C5 (de) 1999-12-06 1999-12-06 Hybridleistungsschalter
    DE19958645 1999-12-06

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1109187A1 true EP1109187A1 (de) 2001-06-20
    EP1109187B1 EP1109187B1 (de) 2004-07-07

    Family

    ID=7931524

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP00811125A Expired - Lifetime EP1109187B1 (de) 1999-12-06 2000-11-27 Hybridleistungsschalter

    Country Status (6)

    Country Link
    US (1) US6437273B2 (de)
    EP (1) EP1109187B1 (de)
    JP (1) JP2001189118A (de)
    CN (1) CN1182557C (de)
    AT (1) ATE270789T1 (de)
    DE (2) DE19958645C5 (de)

    Cited By (5)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    EP1271590A1 (de) * 2001-06-25 2003-01-02 Alstom Hybridleistungsschalter für Hoch- oder Mittelspannung mit Vakuum und Gas
    FR2839193A1 (fr) * 2002-04-24 2003-10-31 Alstom Dispositif interrupteur a haute tension a coupure mixte par vide et gaz
    DE102011079969A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Schaltgerät
    WO2013135505A1 (de) * 2012-03-15 2013-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Schaltgerät, insbesondere lasttrennschalter
    EP2851919A1 (de) * 2013-09-20 2015-03-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Hybridschutzschalter

    Families Citing this family (30)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE10157140B4 (de) * 2001-11-21 2011-02-24 Abb Ag Hybridschalter
    JP3802844B2 (ja) * 2002-06-14 2006-07-26 古河電気工業株式会社 光半導体モジュール
    FR2860915B1 (fr) * 2003-10-09 2006-02-10 Alstom T & D Sa Dispositif d'actionnement de disjoncteur hybride a haute tension et disjoncteur ainsi equipe
    FR2869449B1 (fr) * 2004-04-21 2008-02-29 Areva T & D Sa Appareillage electrique de coupure en moyenne ou haute tension.
    DE102004029871A1 (de) * 2004-06-16 2006-02-16 Siemens Ag Leistungsschalter mit einer innerhalb eines Kapselungsgehäuses angeordneten Unterbrechereinheit
    FR2877136B1 (fr) * 2004-10-27 2006-12-15 Areva T & D Sa Cinematique d'entrainement dans un disjoncteur hybride
    ATE418152T1 (de) * 2006-01-31 2009-01-15 Abb Technology Ag Schaltkammer für einen gasisolierten hochspannungsschalter
    JP4660407B2 (ja) * 2006-03-27 2011-03-30 株式会社東芝 ガス絶縁開閉器
    FR2922043B1 (fr) * 2007-10-03 2009-12-11 Areva T & D Sa Chambre de coupure de disjoncteur a double volume de compression
    JP5127569B2 (ja) * 2008-05-29 2013-01-23 株式会社東芝 ガス絶縁開閉器
    EP2325859B1 (de) * 2009-11-24 2013-04-17 ABB Technology AG Gasisolierter Hochspannungsschalter
    CN103119677B (zh) * 2010-09-24 2016-06-15 Abb技术有限公司 用于中断大电流的气体绝缘的高压开关
    EP2469552B1 (de) * 2010-12-23 2014-02-26 ABB Technology AG Verfahren, Schutzschalter und Schalteinheit zum Abschalten von Hochspannungsgleichströmen
    DE202011002408U1 (de) * 2011-02-04 2012-05-07 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Gleichstrom-Elektromotor in explosionsgeschützter Bauart
    US8890019B2 (en) 2011-02-05 2014-11-18 Roger Webster Faulkner Commutating circuit breaker
    US8861144B2 (en) 2011-11-15 2014-10-14 Eaton Corporation Triggered arc flash arrester and switchgear system including the same
    CN102820162B (zh) * 2012-08-14 2015-07-01 河南平高电气股份有限公司 一种双动高压六氟化硫断路器及其双动传动装置
    CN102820177B (zh) * 2012-08-14 2015-04-01 河南平高电气股份有限公司 一种高压六氟化硫断路器及其双动传动装置
    CN102820176B (zh) * 2012-08-14 2015-03-25 河南平高电气股份有限公司 一种双动式高压六氟化硫断路器及其双动传动装置
    US9054530B2 (en) 2013-04-25 2015-06-09 General Atomics Pulsed interrupter and method of operation
    CN104124638B (zh) * 2014-07-24 2016-09-21 沈阳华德海泰电器有限公司 一种具有串联真空灭弧室的户外罐式高压组合电器
    US9305726B2 (en) * 2014-08-27 2016-04-05 Eaton Corporation Arc extinguishing contact assembly for a circuit breaker assembly
    US9343252B2 (en) 2014-08-27 2016-05-17 Eaton Corporation Arc extinguishing contact assembly for a circuit breaker assembly
    CN104766765B (zh) * 2015-02-10 2016-09-07 郑州大学 一种基于永磁机构的新型真空断口和co2气体断口串联高压交直流断路器
    JP6392154B2 (ja) * 2015-03-27 2018-09-19 株式会社東芝 直流電流遮断装置およびその制御方法
    ES2759262T5 (es) * 2015-04-13 2022-11-30 Hitachi Energy Switzerland Ag Dispositivo para interrumpir solo corrientes que no son de cortocircuito, en particular seccionador o conmutador de puesta a tierra
    JP6987794B2 (ja) * 2016-06-03 2022-01-05 アーベーベー・シュバイツ・アーゲーABB Schweiz AG ガス絶縁低電圧または中電圧負荷遮断スイッチ
    CN107887226B (zh) * 2017-12-27 2019-04-16 新昌县恒泰隆机械设备有限公司 一种操作简单的隔离和接地式断路结构
    US10872739B2 (en) * 2019-05-24 2020-12-22 Frank P Stacom Methods and systems for DC current interrupter based on thermionic arc extinction via anode ion depletion
    CN114758921B (zh) * 2021-12-23 2024-03-26 平高集团有限公司 一种灭弧室及使用该灭弧室的断路器

    Citations (2)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US4538039A (en) * 1982-04-19 1985-08-27 Hitachi, Ltd. Composite circuit breaker
    DE4427163A1 (de) * 1994-08-01 1996-02-08 Abb Management Ag Druckgasschalter

    Family Cites Families (5)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    JPS5736733A (de) * 1980-08-14 1982-02-27 Tokyo Shibaura Electric Co
    JPS58207802A (ja) * 1982-05-27 1983-12-03 株式会社東芝 ハイブリツド形しや断器
    DE4405206A1 (de) * 1994-02-18 1995-08-24 Abb Research Ltd Schaltvorrichtung
    FR2738389B1 (fr) * 1995-08-31 1997-10-24 Schneider Electric Sa Disjoncteur hybrique a haute tension
    DE19622460C2 (de) * 1996-05-24 1998-04-02 Siemens Ag Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei antreibbaren Schaltkontaktstücken

    Patent Citations (2)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US4538039A (en) * 1982-04-19 1985-08-27 Hitachi, Ltd. Composite circuit breaker
    DE4427163A1 (de) * 1994-08-01 1996-02-08 Abb Management Ag Druckgasschalter

    Cited By (7)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    EP1271590A1 (de) * 2001-06-25 2003-01-02 Alstom Hybridleistungsschalter für Hoch- oder Mittelspannung mit Vakuum und Gas
    FR2839193A1 (fr) * 2002-04-24 2003-10-31 Alstom Dispositif interrupteur a haute tension a coupure mixte par vide et gaz
    DE102011079969A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Schaltgerät
    WO2013014070A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Schaltgerät
    WO2013135505A1 (de) * 2012-03-15 2013-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Schaltgerät, insbesondere lasttrennschalter
    EP2851919A1 (de) * 2013-09-20 2015-03-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Hybridschutzschalter
    US9208966B2 (en) 2013-09-20 2015-12-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Switch

    Also Published As

    Publication number Publication date
    DE19958645C5 (de) 2011-05-26
    CN1182557C (zh) 2004-12-29
    JP2001189118A (ja) 2001-07-10
    DE50007009D1 (de) 2004-08-12
    US20010002664A1 (en) 2001-06-07
    DE19958645C2 (de) 2001-10-31
    ATE270789T1 (de) 2004-07-15
    CN1308353A (zh) 2001-08-15
    EP1109187B1 (de) 2004-07-07
    DE19958645A1 (de) 2001-06-21
    US6437273B2 (en) 2002-08-20

    Similar Documents

    Publication Publication Date Title
    EP1109187B1 (de) Hybridleistungsschalter
    EP1107272B1 (de) Hybridleistungsschalter
    EP0800191B1 (de) Leistungsschalter
    EP1843376B1 (de) Schaltkammer eines Hochspannungsschalters mit einem Heizvolumen veränderbarer Grösse
    EP0800190A1 (de) Leistungsschalter
    DE10006167A1 (de) Leistungsschalter
    EP2343721A1 (de) Gasisolierter Hochspannungsschalter
    DE2812945C2 (de) Druckgasschalter
    WO2006021109A1 (de) Schaltkammer und hochleistungsschalter
    EP0126929B2 (de) Druckgasschalter
    DE69323160T2 (de) Öffnungs- und Schliessmechanismus für einen elektrischen Mittel- oder Hochspannungsschalter
    DE69303568T2 (de) Hochspannung selbst-Blaslastscharter mit Schnittkammer mit reduzierter Gaskompression
    DE2441561B2 (de) Druckgasschalter
    DE69106986T2 (de) Hochspannungsschalter mit Selbstbeblasung.
    WO2006021108A1 (de) Hochleistungsschalter
    DE4103119A1 (de) Druckgasschalter
    EP0610173A1 (de) Druckgasleistungsschalter mit antreibbarem kompressionskolben
    DE69112568T2 (de) Hochspannungslastschalter.
    CH640977A5 (de) Stromkreisunterbrecher.
    EP0042456A1 (de) Hochspannungsleistungsschalter
    DE69106436T2 (de) Mittelspannungsschalter.
    DE1913969A1 (de) Elektrischer Schalter
    EP0817228A2 (de) Leistungsschalter
    EP0664553B1 (de) Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Heizraum
    EP1225610B1 (de) Abbrandschaltanordnung für einen Leistungsschalter

    Legal Events

    Date Code Title Description
    PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A1

    Designated state(s): AT CH DE FR IT LI

    AX Request for extension of the european patent

    Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

    17P Request for examination filed

    Effective date: 20011119

    AKX Designation fees paid

    Free format text: AT CH DE FR IT LI

    RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

    Owner name: ABB TECHNOLOGY AG

    17Q First examination report despatched

    Effective date: 20030123

    GRAJ Information related to disapproval of communication of intention to grant by the applicant or resumption of examination proceedings by the epo deleted

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDIGR1

    GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

    GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

    GRAS Grant fee paid

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

    GRAA (expected) grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: B1

    Designated state(s): AT CH DE FR IT LI

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: EP

    REF Corresponds to:

    Ref document number: 50007009

    Country of ref document: DE

    Date of ref document: 20040812

    Kind code of ref document: P

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: NV

    Representative=s name: ABB SCHWEIZ AG INTELLECTUAL PROPERTY (CH-LC/IP)

    ET Fr: translation filed
    PLBE No opposition filed within time limit

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

    STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

    Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

    26N No opposition filed

    Effective date: 20050408

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: AT

    Payment date: 20051115

    Year of fee payment: 6

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: AT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20061127

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: CH

    Payment date: 20091124

    Year of fee payment: 10

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IT

    Payment date: 20091126

    Year of fee payment: 10

    Ref country code: FR

    Payment date: 20091201

    Year of fee payment: 10

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: PL

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: LI

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20101130

    Ref country code: CH

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20101130

    REG Reference to a national code

    Ref country code: FR

    Ref legal event code: ST

    Effective date: 20110801

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: FR

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20101130

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20101127

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Payment date: 20131121

    Year of fee payment: 14

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R119

    Ref document number: 50007009

    Country of ref document: DE

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20150602