EP1218906B1 - High voltage circuit breaker - Google Patents
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- EP1218906B1 EP1218906B1 EP00982936A EP00982936A EP1218906B1 EP 1218906 B1 EP1218906 B1 EP 1218906B1 EP 00982936 A EP00982936 A EP 00982936A EP 00982936 A EP00982936 A EP 00982936A EP 1218906 B1 EP1218906 B1 EP 1218906B1
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
- H01H33/7023—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/98—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being initiated by an auxiliary arc or a section of the arc, without any moving parts for producing or increasing the flow
Definitions
- the invention relates to a high-voltage circuit breaker with a first arcing contact and one second arcing contact piece, which face each other, at least of which the first arcing contact piece can be driven is, as well as with one that can be driven with the first Arcing contact piece connected insulating nozzle assembly, the has an axial outflow channel for guiding an extinguishing gas and with a boiler room in which by an arc heated between the two arcing contact pieces Extinguishing gas can be stored and that with the outflow channel Insulating nozzle arrangement is connected by means of an annular channel, with the outflow channel through the second when switched on Arcing contact piece is blocked, the outflow channel the insulating nozzle assembly a first, the free end of essentially facing first arcing contact piece cylindrical region and one adjacent to it, in its Diameter expanded from the first area to the second Area.
- Such a high-voltage circuit breaker is, for example known from WO 99/44213.
- a high-voltage circuit breaker is, for example known from WO 99/44213.
- an arc in that of the isolation nozzle assembly drawn around the arc room and through the arc the extinguishing gas there, SF6, is heated.
- the heated and thereby expanded extinguishing gas is through a heating duct is diverted to a boiler room, where there is a subsequent blowing of the arc is available.
- the aim should be that the essential part of that for blowing the arc necessary energy through the arc itself, d. H. by the arc generated quenching gas pressure is provided.
- a large arc room has so far been used for blowing of the arc considered favorable.
- the arcing contact piece has a large diameter, around peaks and edges with a large radius of curvature to be able to perform, so that dielectric problems could be avoided at this point.
- the present invention is therefore based on the object in a high-voltage circuit breaker of the type mentioned Type the switching power especially at high currents to improve, such as in a terminal short circuit occur.
- the object is achieved in that the distance between the first arcing contact and the second area minus the width that the ring channel is at its confluence with the outflow channel of the insulating nozzle arrangement has, is greater than twice the diameter of the outflow channel in its first area, the Diameter of the outflow channel is smaller in the first area than 30 mm, in particular less than 25 mm.
- An advantageous embodiment of the invention provides that the second arcing contact piece has a field electrode for shielding of the electrical field is associated with a different from the speed of the insulating nozzle arrangement Speed is drivable.
- the second arcing contact piece becomes through this field electrode additionally dielectrically shielded and in particular is that the field electrode at a different speed than the insulating nozzle arrangement can be driven, optimum dielectric at all times during the switching process Configuration allows.
- the field electrode can either by means of its own drive, for example by means of an electrodynamic drive, or by means of a Gear can be moved by the switch drive.
- second arcing contact piece designed as a cylindrical pin is that at its the first arcing contact facing end is rounded.
- the second Arcing contact piece designed as a cylindrical pin is the one facing the first arcing contact piece End a first section with the others Sections of reduced diameter.
- the first step is through the outflow channel the second arcing contact piece is fully released Edge region of the outflow opening around the first section of the Arcing contact piece with reduced diameter around released so that the gas flow in this first section can form first before the outflow channel is released entirely.
- a further advantageous embodiment of the invention provides before that the second arcing contact piece by means of a the insulating nozzle arrangement coupled transmission element and a gear connected to it is.
- the second arcing contact piece is by means of of the switch drive via the transmission element and a Gearbox drivable, and the speed profile of the second Arcing contact piece is about the design of the gearbox also determinable.
- a field electrode assigned to the second arcing contact piece advantageous for shielding the electrical field be provided that additionally by means of the gear Field electrode is drivable.
- the gearbox can be designed so that the field electrode together with the second arcing contact or can be driven with a different movement profile than this.
- the invention can also be advantageously configured in this way that the insulating nozzle assembly is made of PTFE.
- the insulating nozzle arrangement made of PTFE (polytetrafluoroethylene) exists due to the influence of the arc on the inner surface of the insulating nozzle assembly PTFE evaporates that to extinguish the arc or dielectric Re-consolidation of the switching path is suitable which makes it easier to extinguish the arc and the Flashback is difficult.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the insulating nozzle arrangement from a main nozzle and one the first arcing contact piece immediately surrounding auxiliary nozzle, wherein the ring channel between the main nozzle and the auxiliary nozzle is formed.
- the invention also relates to a high voltage circuit breaker with a first arcing contact piece and a second arcing contact piece, which face each other, wherein at least the first arcing contact piece can be driven is, as well as with a drivable first Arcing contact piece connected insulating nozzle assembly, the has an axial outflow channel for guiding an extinguishing gas and with a boiler room in which by an arc Extinguishing gas heated between the arcing contact pieces is storable and that with the outflow channel of the insulating nozzle arrangement is connected by means of at least one channel, wherein the outflow channel of the insulating nozzle arrangement has a first has a substantially cylindrical region to which at its end facing away from the first arcing contact piece one with respect to the diameter compared to the first area expanded second area connects, the first area in the on state by the second arcing contact is insulated, the length of the first area is greater than is twice the diameter of the first area and the Diameter of the first area less than 30
- Such an embodiment of the invention can for example provide that the duct that connects the boiler room and the outflow duct the insulating nozzle assembly connects in the form of several, on the outer surface of the outflow opening on the Circumferentially distributed sub-channels is formed.
- the length of the first cylindrical region the outflow opening of the insulating nozzle arrangement is equal to the distance between the first arcing contact and the first Area of the outflow opening, since in this case not the Subtract the width of an annular channel opening into the outflow channel is.
- the shows 1 shows the interrupter unit of a high-voltage circuit breaker, partly schematically in section, with a second arcing contact piece tapered in its front area
- Figure 2 shows an arrangement with a non-tapered second arcing contact piece which is drivable and with a drivable field electrode
- 3 shows the arrangement from FIG. 1 with an outflow channel which is connected to the boiler room by means of a plurality of channels distributed over its circumference.
- FIG. 1 are each other in an insulating circuit breaker housing 18, for example made of porcelain or a composite material, two arcing contact pieces 1, 2 coaxially opposite.
- the first arcing contact 1 is by means of a switch drive, not shown drivable, for example as a hydraulic drive or can be designed as a spring-loaded drive, or as electrodynamic drive, while the second arcing contact 2, which has the shape of a contact pin, fixed is trained.
- the insulating nozzle arrangement 3 has an outflow channel 6 which, when in the on state the two arcing contact pieces 1, 2 are engaged with one another stand, penetrated by the second arcing contact 2 and is damned.
- the insulating nozzle arrangement essentially a first one in the area of the main nozzle 3a cylindrical region 6a, which extends from the end face of the first arcing contact 1 through the first nozzle 3b through to the beginning of a second, in diameter extends over the first area 6a expanded area 6b.
- the outflow channel has an insignificant larger diameter than the second arcing contact 2 in its second section.
- the second Arcing contact piece can have a first section at its end 7 with reduced compared to the second section 8 Have diameter.
- This first section 7 of the second arcing contact 2 serves on the one hand to discharge the discharge channel 6 at the end of the switch-off movement, after which the complete dam the second section 8 is still abandoned dam and thus an extinguishing gas flow through the outflow channel 6 to get started in several steps, on the other hand in addition, a structurally favorable construction to create at the end of the second arcing contact piece 2 which faces the first arcing contact 1.
- a first continuous current contact piece 12 and a second Continuous current contact piece 13 arranged in the on state are also in contact with each other and the nominal current wear.
- a boiler room 16 is formed, which is via an annular channel 15 with the outlet channel 6 of the nozzle or between the Arc contact pieces 1, 2 formed arc space connected is.
- an arc 4 between the arcing contact pieces 1, 2 arise, which in Arcing contact space 5 extinguishing gas, for example SF6, heats up and thus expands.
- the extinguishing gas can then flow through the annular duct 15 into the boiler room 16 and is temporarily stored there until because of a Zero current crossing of the current to be switched by the arcs 4 goes out and the extinguishing gas from the boiler room 16 through the Ring channel 15 flows back into the arc chamber 5 to there bring about rapid cooling and thus reignition to prevent an arc 4.
- the length of the first region 6a of the outflow channel 6, measured from the end face of the first arcing contact piece 1 to the beginning of the expanded area 6b of the outflow channel 6 of the insulating nozzle arrangement 3 corresponds to at least twice of the diameter of the first region 6a of the outflow opening 6th
- the outflow opening 6 is sufficient on the one hand long through the second section 8 of the second arcing contact 2 insulated to a sufficient heating of Extinguishing gas through the arc 4 before opening the outflow opening 6 and thus sufficient storage of extinguishing gas to allow in the boiler room 16.
- a second phase of the switch-off movement begins with the separation of the second section 8 of the second arcing contact 2 from the first region 6a of the outflow channel 6.
- the first section 7 is still at this time with a reduced diameter of the second arcing contact 2 in the first area 6a of the outflow channel 6, so that the outflow opening is only partially blocked and one Extinguishing gas flow through the discharge channel 6 started becomes.
- the diameter of the first section 6a of the outflow channel 6 smaller than 30 mm is a special one strong pressure increase in the arc space or in the outflow channel 6 reached, which has a positive effect on the switching capacity high currents.
- FIG. 1 Another embodiment of the invention is shown in FIG shown, the main aim being that the second arcing contact 2a does not have multiple sections with different diameters, but only on the one facing the first arcing contact 1 End is rounded and that the second arcing contact piece 2a separately driven by a gear 22 is, the transmission 22 by means of a transmission element 21 in the form of an attached to the insulating nozzle assembly 3 Rod is drivable.
- a field electrode 20 is provided, which is the second Arc contact piece 2a surrounds and dielectrically shielded and which can also be driven by means of the gear 22.
- the gear 22 has various levers 23, 24 for this purpose, that for the electrode 20 and the second arcing contact 2a allow different movement profiles. Because of the more detailed description of the transmission 22 is based on the German utility model 299 01 205.0 referenced.
- FIG. 3 shows an embodiment which is shown in FIG essentially corresponds to that shown in Figure 1, wherein however, the second arcing contact piece 2a without a first one, section 7 reduced in diameter, but only is formed with a rounded end.
- the channels or an annular channel between the insulating nozzle arrangement and the first arcing contact piece can also be advantageously provided that the channels or an annular channel between the insulating nozzle arrangement and the first arcing contact piece.
Landscapes
- Circuit Breakers (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsleistungsschalter mit einem ersten Lichtbogenkontaktstück und einem zweiten Lichtbogenkontaktstück, die einander gegenüberstehen, von denen wenigstens das erste Lichtbogenkontaktstück antreibbar ist, sowie mit einer mit dem ersten antreibbaren Lichtbogenkontaktstück verbundenen Isolierdüsenanordnung, die zur Führung eines Löschgases einen axialen Abströmkanal aufweist und mit einem Heizraum, in dem durch einen Lichtbogen zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken aufgeheiztes Löschgas speicherbar ist und der mit dem Abströmkanal der Isolierdüsenanordnung mittels eines Ringkanals verbunden ist, wobei im Einschaltzustand der Abströmkanal durch das zweite Lichtbogenkontaktstück verdämmt ist, wobei der Abströmkanal der Isolierdüsenanordnung einen ersten, dem freien Ende des ersten Lichtbogenkontaktstücks zugewandten im wesentlichen zylindrischen Bereich und diesem benachbart einen, in seinem Durchmesser gegenüber dem ersten Bereich erweiterten zweiten Bereich aufweist.The invention relates to a high-voltage circuit breaker with a first arcing contact and one second arcing contact piece, which face each other, at least of which the first arcing contact piece can be driven is, as well as with one that can be driven with the first Arcing contact piece connected insulating nozzle assembly, the has an axial outflow channel for guiding an extinguishing gas and with a boiler room in which by an arc heated between the two arcing contact pieces Extinguishing gas can be stored and that with the outflow channel Insulating nozzle arrangement is connected by means of an annular channel, with the outflow channel through the second when switched on Arcing contact piece is blocked, the outflow channel the insulating nozzle assembly a first, the free end of essentially facing first arcing contact piece cylindrical region and one adjacent to it, in its Diameter expanded from the first area to the second Area.
Ein derartiger Hochspannungsleistungsschalter ist beispielsweise aus der WO 99/44213 bekannt. Bei dem bekannten Schalter wird während des Ausschaltvorgangs zwischen den Lichtbogenkontaktstücken ein Lichtbogen in dem von der Isolierdüsenanordnung umgebenen Lichtbogenraum gezogen und durch den Lichtbogen das dort befindliche Löschgas, SF6, erhitzt.Such a high-voltage circuit breaker is, for example known from WO 99/44213. In the known switch during the switch-off process between the arcing contact pieces an arc in that of the isolation nozzle assembly drawn around the arc room and through the arc the extinguishing gas there, SF6, is heated.
Das aufgeheizte und hierdurch expandierte Löschgas wird durch einen Heizkanal in einen Heizraum umgeleitet, wo es für eine nachfolgende Beblasung des Lichtbogens zur Verfügung steht. The heated and thereby expanded extinguishing gas is through a heating duct is diverted to a boiler room, where there is a subsequent blowing of the arc is available.
Bei einem Stromnulldurchgang des zu schaltenden Stromes erlischt der Lichtbogen und der Löschgasdruck im Lichtbogenraum sinkt ab, so daß zu diesem Zeitpunkt das unter hohem Druck stehende Löschgas aus dem Heizraum über den Ringkanal zum Lichtbogenraum zwischen den Lichtbogenkontaktstücken strömen und dort das Rückzünden des Lichtbogens erfolgreich verhindern kann.If the current to be switched goes zero the arc and the quenching gas pressure in the arc room sinks so that at this point the pressure is high standing extinguishing gas from the boiler room via the ring channel to Flow the arc space between the arcing contact pieces and successfully prevent the arc from reigniting there can.
Die Verdämmung des Abströmöffnung der Isolierdüsenanordnung durch das zweite Lichtbogenkontaktstück führt zu Beginn des Ausschaltvorgangs dazu, daß das durch den Lichtbogen aufgeheizte Löschgas zunächst nicht durch die Abströmöffnung abströmen kann, sondern möglichst vollständig zum Heizraum strömt.The insulation of the outflow opening of the insulating nozzle arrangement through the second arcing contact leads at the beginning of the Switch-off process that the heated by the arc Do not initially discharge extinguishing gas through the outflow opening can, but as completely as possible to the boiler room flows.
Erst nach Freigabe der Abströmöffnung durch das zweite Lichtbogenkontaktstück wird eine Gasströmung vom Lichtbogenraum durch die Abströmöffnung ermöglicht, die eine effektive Beblasung des Lichtbogens bewirkt.Only after the discharge opening has been released by the second arcing contact becomes a gas flow from the arc room through the discharge opening, which enables effective blowing of the arc.
Daher ist, um eine genügend lange Lichtbogenbrenndauer zu erreichen, eine entsprechende Mindestlänge des ersten zylindrischen Bereichs der Abströmöffnung, der von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück verdämmt werden kann, notwendig.Therefore, in order to achieve a sufficiently long arc burning time, a corresponding minimum length of the first cylindrical Area of the discharge opening from the second arcing contact piece can be contained, necessary.
Hat sich das zweite Lichtbogenkontaktstück aus diesem ersten Bereich fortbewegt, so ist in dem zweiten erweiterten Bereich keine Verdämmung der Abströmöffnung mehr gegeben.Has the second arcing contact piece out of this first Moved area is in the second expanded area the discharge opening was no longer blocked.
Bei der Konstruktion derartiger Schalter ist anzustreben, daß der wesentliche Anteil der für die Beblasung des Lichtbogens notwendigen Energie durch den Lichtbogen selbst, d. h. durch den Lichtbogen erzeugten Löschgasdruck bereitgestellt wird. Ein großer Lichtbogenraum wurde bislang für eine Beblasung des Lichtbogens als günstig angesehen. When designing such switches, the aim should be that the essential part of that for blowing the arc necessary energy through the arc itself, d. H. by the arc generated quenching gas pressure is provided. A large arc room has so far been used for blowing of the arc considered favorable.
Außerdem wurde insbesondere für höhere Spannungen das zweite Lichtbogenkontaktstück in seinem Durchmesser groß bemessen, um dort auftretende Spitzen und Kanten mit einem großen Krümmungsradius ausführen zu können, so daß dielektrische Probleme an dieser Stelle vermieden werden konnten.In addition, the second became especially for higher voltages The arcing contact piece has a large diameter, around peaks and edges with a large radius of curvature to be able to perform, so that dielectric problems could be avoided at this point.
Es ergibt sich jedoch hierbei das Problem, daß die Schaltfähigkeit solcher Schalter für hohe Stromstärken, insbesondere in der Größenordnung von 50 kA, unbefriedigend ist.However, there is the problem that the switching ability such switches for high currents, in particular of the order of 50 kA is unsatisfactory.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochspannungsleistungsschalter der eingangs genannten Art die Schaltleistung insbesondere bei hohen Stromstärken zu verbessern, wie sie beispielsweise bei einem Klemmenkurzschluß auftreten.The present invention is therefore based on the object in a high-voltage circuit breaker of the type mentioned Type the switching power especially at high currents to improve, such as in a terminal short circuit occur.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abstand zwischen dem ersten Lichtbogenkontaktstück und dem zweiten Bereich abzüglich der Breite, die der Ringkanal an seiner Einmündung in den Abströmkanal der Isolierdüsenanordnung aufweist, größer ist als das doppelte des Durchmessers des Abströmkanals in seinem ersten Bereich, wobei der Durchmesser des Abströmkanals in dem ersten Bereich kleiner als 30 mm, insbesondere kleiner als 25 mm ist.The object is achieved in that the distance between the first arcing contact and the second area minus the width that the ring channel is at its confluence with the outflow channel of the insulating nozzle arrangement has, is greater than twice the diameter of the outflow channel in its first area, the Diameter of the outflow channel is smaller in the first area than 30 mm, in particular less than 25 mm.
Es wurde gefunden, daß bei einem Hochspannungsleistungsschalter der eingangs genannten Art insbesondere mit einem genügend langen zylindrischen ersten Bereich der Isolierdüsenanordnung die Schaltfähigkeit für hohe Ströme dadurch verbessert wird, daß ein im Vergleich zu den bisher bekannten Schaltern mit einem geringeren Durchmesser versehener Abströmkanal eingesetzt wurde. Hierdurch werden die Bedingungen der Aufheizung des Löschgases sowie der sich einstellenden Abströmung nach der Freigabe des ersten zylindrischen Bereichs der Abströmöffnung durch das zweite Lichtbogenkontaktstück derart positiv beeinflußt, daß der Schalter einen Lichtbogen auch bei einem zu schaltenden Strom von 50 kA noch sicher löscht. Dabei wird überraschenderweise die dielektrische Sicherheit durch den geringeren Durchmesser des zweiten Lichtbogenkontaktstücks nur unwesentlich beeinflußt.It has been found that in a high voltage circuit breaker of the type mentioned in particular with a sufficient long cylindrical first region of the insulating nozzle arrangement this improves the switching capacity for high currents is that a compared to the previously known Switches with a smaller diameter discharge channel was used. This will make the conditions the heating of the extinguishing gas as well as the resulting Outflow after the release of the first cylindrical area the outflow opening through the second arcing contact piece so positively influenced that the switch one Arc even with a current of 50 kA to be switched safely deletes. Surprisingly, the dielectric Security due to the smaller diameter of the second Arcing contact piece only slightly affected.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß dem zweiten Lichtbogenkontaktstück eine Feldelektrode zur Abschirmung des elektrischen Feldes zugeordnet ist, die mit einer von der Geschwindigkeit der Isolierdüsenanordnung verschiedenen Geschwindigkeit antreibbar ist.An advantageous embodiment of the invention provides that the second arcing contact piece has a field electrode for shielding of the electrical field is associated with a different from the speed of the insulating nozzle arrangement Speed is drivable.
Durch diese Feldelektrode wird das zweite Lichtbogenkontaktstück zusätzlich dielektrisch abgeschirmt und insbesondere wird dadurch, daß die Feldelektrode mit einer anderen Geschwindigkeit als die Isolierdüsenanordnung antreibbar ist, zu jedem Zeitpunkt des Schaltvorgangs eine optimale dielektrische Konfiguration ermöglicht. Das Geschwindigkeitsprofil der Feldelektrode kann auf die Bewegung der Isolierdüsenanordnung optimal abgestimmt werden. Dabei kann die Feldelektrode entweder mittels eines eigenen Antriebs, beispielsweise mittels eines elektrodynamischen Antriebs, oder mittels eines Getriebes durch den Schalterantrieb bewegt werden.The second arcing contact piece becomes through this field electrode additionally dielectrically shielded and in particular is that the field electrode at a different speed than the insulating nozzle arrangement can be driven, optimum dielectric at all times during the switching process Configuration allows. The speed profile the field electrode can respond to the movement of the isolation nozzle assembly be optimally coordinated. The field electrode can either by means of its own drive, for example by means of an electrodynamic drive, or by means of a Gear can be moved by the switch drive.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das zweite Lichtbogenkontaktstück als zylindrischer Stift ausgebildet ist, der an seinem dem ersten Lichtbogenkontaktstück zugewandten Ende abgerundet ist.Another advantageous embodiment provides that second arcing contact piece designed as a cylindrical pin is that at its the first arcing contact facing end is rounded.
Bei einem derartigen zylindrischen Stift ist die Freigabe des ersten zylindrischen Bereiches der Abströmöffnung in einem einzigen Schritt zu einem definierten Zeitpunkt möglich. With such a cylindrical pin is the release of first cylindrical region of the outflow opening in one single step possible at a defined time.
Es kann aber auch vorteilhaft vorgesehen sein, daß das zweite Lichtbogenkontaktstück als zylindrischer Stift ausgebildet ist, der an seinem dem ersten Lichtbogenkontaktstück zugewandten Ende einen ersten Abschnitt mit gegenüber den übrigen Abschnitten verringerten Durchmesser aufweist.But it can also be advantageously provided that the second Arcing contact piece designed as a cylindrical pin is the one facing the first arcing contact piece End a first section with the others Sections of reduced diameter.
In diesem Fall wird zunächst, bevor der Abströmkanal durch das zweite Lichtbogenkontaktstück ganz freigegeben wird, ein Randbereich der Abströmöffnung um den ersten Abschnitt des Lichtbogenkontaktstücks mit verringertem Durchmesser herum freigegeben, so daß die Gasströmung in diesem ersten Abschnitt sich zuerst ausbilden kann, bevor der Abströmkanal ganz freigegeben wird.In this case, the first step is through the outflow channel the second arcing contact piece is fully released Edge region of the outflow opening around the first section of the Arcing contact piece with reduced diameter around released so that the gas flow in this first section can form first before the outflow channel is released entirely.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das zweite Lichtbogenkontaktstück mittels eines an die Isolierdüsenanordnung angekoppelten Transmissionselementes und eines mit diesem verbundenen Getriebes antreibbar ist.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the second arcing contact piece by means of a the insulating nozzle arrangement coupled transmission element and a gear connected to it is.
In diesem Fall ist das zweite Lichtbogenkontaktstück mittels des Schalterantriebes über das Transmissionselement und ein Getriebe antreibbar, und das Geschwindigkeitsprofil des zweiten Lichtbogenkontaktstücks ist über die Auslegung des Getriebes ebenfalls bestimmbar.In this case, the second arcing contact piece is by means of of the switch drive via the transmission element and a Gearbox drivable, and the speed profile of the second Arcing contact piece is about the design of the gearbox also determinable.
Dadurch kann auch die Lichtbogenzeit, während deren der erste Bereich der Abströmöffnung durch das zweite Lichtbogenkontaktstück noch verdämmt ist, mittels des Bewegungsprofils des zweiten Lichtbogenkontaktstücks bestimmt werden.This can also reduce the arc time during which the first Area of the outflow opening through the second arcing contact piece is still blocked, by means of the movement profile of the second arcing contact piece can be determined.
Zusätzlich kann bei einem Hochspannungsleistungsschalter mit einer dem zweiten Lichtbogenkontaktstück zugeordneten Feldelektrode zur Abschirmung des elektrischen Feldes vorteilhaft vorgesehen sein, daß mittels des Getriebes zusätzlich die Feldelektrode antreibbar ist.In addition, with a high-voltage circuit breaker a field electrode assigned to the second arcing contact piece advantageous for shielding the electrical field be provided that additionally by means of the gear Field electrode is drivable.
Das Getriebe kann so ausgelegte sein, daß die Feldelektrode gemeinsam mit dem zweiten Lichtbogenkontaktstück oder auch mit einem anderen Bewegungsprofil als dieses antreibbar ist.The gearbox can be designed so that the field electrode together with the second arcing contact or can be driven with a different movement profile than this.
Dadurch kann zu jedem Zeitpunkt des Schaltvorgangs eine optimale dielektrische Anordnung erzeugt werden.This allows an optimal at any time of the switching process dielectric arrangement are generated.
Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß die Isolierdüsenanordnung aus PTFE besteht.The invention can also be advantageously configured in this way that the insulating nozzle assembly is made of PTFE.
Dadurch, daß die Isolierdüsenanordnung aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) besteht, wird durch den Einfluß des Lichtbogens auf die innere Oberfläche der Isolierdüsenanordnung PTFE verdampft, das zur Löschung des Lichtbogens bzw. zur dielektrischen Wiederverfestigung der Schaltstrecke geeignet ist, wodurch eine Löschung des Lichtbogens erleichtert und die Rückzündung erschwert wird.Because the insulating nozzle arrangement made of PTFE (polytetrafluoroethylene) exists due to the influence of the arc on the inner surface of the insulating nozzle assembly PTFE evaporates that to extinguish the arc or dielectric Re-consolidation of the switching path is suitable which makes it easier to extinguish the arc and the Flashback is difficult.
Vorteilhaft kann außerdem vorgesehen sein, daß die Isolierdüsenanordnung aus einer Hauptdüse und einer das erste Lichtbogenkontaktstück unmittelbar umgebenden Hilfsdüse besteht, wobei zwischen der Hauptdüse und der Hilfsdüse der Ringkanal gebildet ist.It can also be advantageously provided that the insulating nozzle arrangement from a main nozzle and one the first arcing contact piece immediately surrounding auxiliary nozzle, wherein the ring channel between the main nozzle and the auxiliary nozzle is formed.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Hochspannungsleistungsschalter mit einem ersten Lichtbogenkontaktstück und einem zweiten Lichtbogenkontaktstück, die einander gegenüberstehen, wobei wenigstens das erste Lichtbogenkontaktstück antreibbar ist, sowie mit einer mit dem antreibbaren ersten Lichtbogenkontaktstück verbundenen Isolierdüsenanordnung, die zur Führung eines Löschgases einen axialen Abströmkanal aufweist und mit einem Heizraum in dem durch einen Lichtbogen zwischen den Lichtbogenkontaktstücken aufgeheiztes Löschgas speicherbar ist und der mit dem Abströmkanal der Isolierdüsenanordnung mittels wenigstens eines Kanals verbunden ist, wobei der Abströmkanal der Isolierdüsenanordnung einen ersten im wesentlichen zylindrischen Bereich aufweist, an den sich an seinem dem ersten Lichtbogenkontaktstück abgewandten Ende ein bezüglich des Durchmessers gegenüber dem ersten Bereich erweiteter zweiter Bereich anschließt, wobei der erste Bereich im Einschaltzustand durch das zweite Lichtbogenkontaktstück verdämmt ist, die Länge des ersten Bereichs größer als das Doppelte des Durchmessers des ersten Bereichs ist und der Durchmesser des ersten Bereichs kleiner als 30 mm, insbesondere kleiner als 25 mm ist.The invention also relates to a high voltage circuit breaker with a first arcing contact piece and a second arcing contact piece, which face each other, wherein at least the first arcing contact piece can be driven is, as well as with a drivable first Arcing contact piece connected insulating nozzle assembly, the has an axial outflow channel for guiding an extinguishing gas and with a boiler room in which by an arc Extinguishing gas heated between the arcing contact pieces is storable and that with the outflow channel of the insulating nozzle arrangement is connected by means of at least one channel, wherein the outflow channel of the insulating nozzle arrangement has a first has a substantially cylindrical region to which at its end facing away from the first arcing contact piece one with respect to the diameter compared to the first area expanded second area connects, the first area in the on state by the second arcing contact is insulated, the length of the first area is greater than is twice the diameter of the first area and the Diameter of the first area less than 30 mm, in particular is less than 25 mm.
Eine derartige Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise vorsehen, daß der Kanal, der den Heizraum und den Abströmkanal der Isolierdüsenanordnung verbindet, in Form von mehreren, an der Mantelfläche der Abströmöffnung über deren Umfang verteilt mündenden Teilkanälen ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Länge des ersten zylindrischen Bereichs der Abströmöffnung der Isolierdüsenanordnung gleich dem Abstand zwischen dem ersten Lichtbogenkontaktstück und dem ersten Bereich der Abströmöffnung, da in diesem Fall nicht die Breite eines in den Abströmkanal mündenden Ringkanals abzuziehen ist.Such an embodiment of the invention can for example provide that the duct that connects the boiler room and the outflow duct the insulating nozzle assembly connects in the form of several, on the outer surface of the outflow opening on the Circumferentially distributed sub-channels is formed. In in this case the length of the first cylindrical region the outflow opening of the insulating nozzle arrangement is equal to the distance between the first arcing contact and the first Area of the outflow opening, since in this case not the Subtract the width of an annular channel opening into the outflow channel is.
Im wesentlichen maßgeblich für die benötigte Länge des ersten zylindrischen Bereichs des Abströmkanals ist nämlich für das Löschvermögen die dem Lichtbogen ausgesetzte zylindrische Mantelfläche der Isolierdüsenanordnung, aus der durch die Wirkung des Lichtbogens PTFE zur Löschung des Lichtbogens, verdampft werden kann. Essentially decisive for the required length of the first cylindrical region of the outflow channel is namely for Extinguishing capacity the cylindrical exposed to the arc Shell surface of the insulating nozzle assembly, from which through the Effect of the PTFE arc to extinguish the arc, can be evaporated.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben.The invention is described below using an exemplary embodiment shown in a drawing and described below.
Dabei zeigt die
Figur 1 die Unterbrechereinheit eines Hochspannungsleistungsschalters
teilweise schematisch im Schnitt mit einem in seinem
vorderen Bereich verjüngten zweiten Lichtbogenkontaktstück,
Figur 2 eine Anordnung mit einem nicht verjüngten zweiten
Lichtbogenkontaktstück, welches antreibbar ist sowie mit einer
antreibbaren Feldelektrode und
Figur 3 die Anordnung aus der Figur 1 mit einem Abströmkanal,
der mittels mehrerer an seinem Umfang verteilt mündender Kanäle
mit dem Heizraum verbunden ist.The shows
1 shows the interrupter unit of a high-voltage circuit breaker, partly schematically in section, with a second arcing contact piece tapered in its front area,
Figure 2 shows an arrangement with a non-tapered second arcing contact piece which is drivable and with a drivable field electrode and
3 shows the arrangement from FIG. 1 with an outflow channel which is connected to the boiler room by means of a plurality of channels distributed over its circumference.
Gemäß Figur 1 stehen einander in einem isolierenden Leistungsschaltergehäuse
18, das beispielsweise aus Porzellan
oder einem Verbundwerkstoff besteht, zwei Lichtbogenkontaktstücke
1, 2 koaxial gegenüber. Das erste Lichtbogenkontaktstück
1 ist mittels eines nicht dargestellten Schalterantriebes
antreibbar, der beispielsweise als Hydraulikantrieb oder
als Federspeicherantrieb ausgebildet sein kann, oder auch als
elektrodynamischer Antrieb, Während das zweite Lichtbogenkontaktstück
2, das die Form eines Kontaktpins aufweist, feststehend
ausgebildet ist.According to Figure 1 are each other in an insulating
Im Ausschaltfall wird das erste Lichtbogenkontaktstück 1 in
Richtung des Pfeils 14 bewegt.When it is switched off, the first arcing
Mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück 1 ist eine Hauptdüse 3a
als Teil einer Isolierdüsenanordnung 3 fest verbunden, die
aus Polytetrafluräthylen besteht. Die Isolierdüsenanordnung 3
weist einen Abströmkanal 6 auf, der im Einschaltzustand, wenn
die beiden Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 miteinander im Eingriff
stehen, von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 2 durchsetzt
und verdämmt ist. Hierzu weist die Isolierdüsenanordnung
im Bereich der Hauptdüse 3a einen ersten im wesentlichen
zylindrischen Bereich 6a auf, der sich von der Stirnfläche
des ersten Lichtbogenkontaktstücks 1 durch die erste Düse 3b
hindurch bis zum Beginn eines zweiten, in seinem Durchmesser
gegenüber dem ersten Bereich 6a erweiterten Bereich 6b erstreckt.With the first arcing
In diesem ersten Bereich 6a weist der Abströmkanal einen unwesentlich
größeren Durchmesser auf als das zweite Lichtbogenkontaktstück
2 in seinem zweiten Abschnitt. Das zweite
Lichtbogenkontaktstück kann an seinem Ende einen ersten Abschnitt
7 mit gegenüber dem zweiten Abschnitt 8 verringertem
Durchmesser aufweisen.In this first area 6a, the outflow channel has an insignificant
larger diameter than the second arcing
Dieser erste Abschnitt 7 des zweiten Lichtbogenkontaktstücks
2 dient einerseits dazu, den Abströmkanal 6 zum Ende der Ausschaltbewegung,
nach dem die vollständige Verdämmung durch
den zweiten Abschnitt 8 aufgegeben ist, noch teilweise zu
verdämmen und somit eine Löschgasströmung durch den Abströmkanal
6 in mehreren Schritten in Gang zu bringen, andererseits
dazu, ein dielektrisch möglichst günstige Konstruktion
an dem Ende des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 zu schaffen,
das dem ersten Lichtbogenkontaktstück 1 zugewandt ist.This first section 7 of the second arcing
Radial außerhalb der Isolierdüsenanordnung 3 und dies umgebend
sind ein erstes Dauerstromkontaktstück 12 und ein zweites
Dauerstromkontaktstück 13 angeordnet, die im Einschaltzustand
ebenfalls miteinander in Kontakt stehen und den Nennstrom
tragen.Radially outside of the insulating
Außerdem ist ein Heizraum 16 gebildet, der über einen Ringkanal
15 mit dem Abströmkanal 6 der Düse bzw. dem zwischen den
Lichtbogenkontaktstücken 1, 2 gebildeten Lichtbogenraum verbunden
ist.In addition, a
Während der Ausschaltbewegung kann ein Lichtbogen 4 zwischen
den Lichtbogenkontaktstücken 1, 2 entstehen, der das im
Lichtbogenkontaktraum 5 befindliche Löschgas, beispielsweise
SF6, aufheizt und damit zur Expansion bringt. Das Löschgas
kann dann durch den Ringkanal 15 in den Heizraum 16 abströmen
und wird dort vorübergehend gespeichert, bis wegen eines
Stromnulldurchgangs des zu schaltenden Stromes der Lichtbogen
4 erlischt und das Löschgas aus dem Heizraum 16 durch den
Ringkanal 15 in den Lichtbogenraum 5 zurückströmt, um dort
eine rasche Kühlung herbeizuführen und somit die Rückzündung
eines Lichtbogens 4 zu verhindern.During the switch-off movement, an
In der ersten Phase der Ausschaltbewegung, wenn das erste
Lichtbogenkontaktstück 1 noch mit dem zweiten Lichtbogenkontaktstück
2 in elektrisch leitender Verbindung steht, ist der
Abströmkanal 6 noch durch das zweite Lichtbogenkontaktstück 2
verdämmt. Der Durchmesser des ersten Bereichs 6a des Abströmkanals
6 entspricht dem Außendurchmesser des zweiten Bereichs
8 des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 im wesentlichen.In the first phase of the opening movement when the first
Die Länge des ersten Bereichs 6a des Abströmkanals 6, gemessen
von der Stirnfläche des ersten Lichtbogenkontaktstücks 1
bis zum Beginn des erweiterten Bereichs 6b des Abströmkanals
6 der Isolierdüsenanordnung 3 entspricht mindestens dem Doppelten
des Durchmessers des ersten Bereichs 6a der Abströmöffnung
6.The length of the first region 6a of the
Auf diese Weise wird einerseits die Abströmöffnung 6 genügend
lange durch den zweiten Abschnitt 8 des zweiten Lichtbogenkontaktstücks
2 verdämmt, um eine ausreichende Aufheizung von
Löschgas durch den Lichtbogen 4 vor dem Öffnen der AbströmÖffnung
6 und somit eine ausreichende Speicherung von Löschgas
im Heizraum 16 zu ermöglichen.In this way, the
Andererseits steht während des Brennens des Lichtbogens eine
genügend große innere zylindrische Mantelfläche der Abströmöffnung
6, und zwar teilweise in Form der Hilfsdüse 3b, teilweise
in Form der Hauptdüse 3a unter dem Einfluß des Lichtbogens,
das dort unter dem Einfluß des Lichtbogens PTFE verdampft
werden kann, das die Lichtbogenlöschung begünstigt. Je
größer die Breite des in die Abströmöffnung 6 einmündenden
Ringkanals 15, gemessen in Axialrichtung des Abströmkanals 6
ist, umso weniger PTFE-Oberfläche steht zur Einwirkung des
Lichtbogens 4 zur Verfügung. Daher wird diese Breite des
Lichtbogens bei der Bemessung der Länge des ersten Bereichs
6a der Abströmöffnung 6 berücksichtigt.On the other hand, there is a while the arc is burning
sufficiently large inner cylindrical surface of the outflow opening
6, partly in the form of the
Eine zweite Phase der Ausschaltbewegung beginnt mit der Trennung
des zweiten Abschnitts 8 des zweiten Lichtbogenkontaktstücks
2 von dem ersten Bereich 6a des Abströmkanals 6.A second phase of the switch-off movement begins with the separation
of the
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich noch der erste Abschnitt 7
mit verringertem Durchmesser des zweiten Lichtbogenkontaktstücks
2 in dem ersten Bereich 6a des Abströmkanals 6, so daß
die Abströmöffnung nur noch teilweise verdämmt ist und eine
Löschgasströmung durch den Abströmkanal 6 in Gang gesetzt
wird.The first section 7 is still at this time
with a reduced diameter of the
Nach der vollständigen Freigabe des Abströmkanals 6 durch das
zweite Lichtbogenkontaktstücks 2 kann sich die Löschgasströmung
vollständig frei ausbilden.After the complete release of the
Dadurch, daß zum Zeitpunkt der Trennung des ersten Abschnitts
7 des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 von dem ersten Abschnitt
6a des Abströmkanals 6 bereits eine Löschgasströmung
um das Ende des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 herum eingesetzt
hat, wird zu diesem Zeitpunkt die Wahrscheinlichkeit
von unerwünschten Überschlägen in diesem Bereich verringert.The fact that at the time of separation of the first section
7 of the
Dadurch, daß der Durchmesser des ersten Abschnitts 6a des Abströmkanals
6 kleiner als 30 mm gewählt wird, ist ein besonders
starker Druckanstieg im Lichtbogenraum bzw. im Abströmkanal
6 erreicht, der sich positiv auf die Schaltleistung bei
hohen Stromstärken auswirkt. Als besonders vorteilhaft hat
die Bemessung des Durchmessers < als 25 mm erwiesen.Characterized in that the diameter of the first section 6a of the
In der Figur 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, wobei im wesentlichen darauf abgestellt ist, daß
das zweite Lichtbogenkontaktstück 2a nicht mehrere Abschnitte
mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, sondern lediglich
an seinem dem ersten Lichtbogenkontaktstück 1 zugewandten
Ende abgerundet ist, und daß das zweite Lichtbogenkontaktstück
2a mittels eines Getriebes 22 gesondert antreibbar
ist, wobei das Getriebe 22 mittels eines Transmissionselementes
21 in Form einer an der Isolierdüsenanordnung 3 befestigten
Stange antreibbar ist.Another embodiment of the invention is shown in FIG
shown, the main aim being that
the
Außerdem ist eine Feldelektrode 20 vorgesehen, die das zweite
Lichtbogenkontaktstück 2a umgibt und dielektrisch abschirmt
und die ebenfalls mittels des Getriebes 22 antreibbar ist.In addition, a
Das Getriebe 22 weist hierzu verschiedene Hebel 23, 24 auf,
die für die Elektrode 20 und das zweite Lichtbogenkontaktstück
2a unterschiedliche Bewegungsprofile ermöglichen. Wegen
der genaueren Beschreibung des Getriebes 22 wird auf das
deutsche Gebrauchsmuster 299 01 205.0 Bezug genommen.The
In der Figur 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, die im
wesentlichen der in Figur 1 dargestellten entspricht, wobei
jedoch das zweite Lichtbogenkontaktstück 2a ohne einen ersten,
im Durchmesser verringerten Abschnitt 7, sondern lediglich
mit einer endseitigen Abrundung ausgebildet ist.FIG. 3 shows an embodiment which is shown in FIG
essentially corresponds to that shown in Figure 1, wherein
however, the second
Außerdem ist kein umlaufender Ringkanal zur Verbindung des
Heizraums 16 mit dem Lichtbogenraum 5 vorgesehen, sondern ein
durch mehrere Teilkanäle 19 gebildeter Kanal, wobei die Teilkanäle
19 am Umfang der inneren Mantelfläche des Abströmkanals
6 verteilt in diesen einmünden. Schließlich wird dem
Lichtbogen 4 zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 1, 2a eine
vergrößerte innere Mantelfläche 17 des Abströmkanals 6 zur
Verdampfung von PTFE zur Verfügung gestellt.In addition, there is no circumferential ring channel for connecting the
Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Kanäle oder ein Ringkanal zwischen der Isolierdüsenanordnung und dem ersten Lichtbogenkontaktstück verlaufen.It can also be advantageously provided that the channels or an annular channel between the insulating nozzle arrangement and the first arcing contact piece.
Claims (9)
- High-voltage circuit breaker having a first arcing contact (1) and having a second arcing contact (2, 2a) which are opposite one another and of which at least the first arcing contact (1) can be driven,
and having an isolating nozzle arrangement (3), which is connected to the first driveable arcing contact (1) and has an axial outlet-flow channel (6) for carrying a quenching gas, and
having a heating area (16) in which quenching gas which has been heated by an arc (4) between the two arcing contacts (1, 2) can be stored and which is connected to the outlet-flow channel (6) of the isolating nozzle arrangement (3) by means of an annular channel (15),
with the outlet-flow channel (6) being blocked by the second arcing contact (2, 2a) when in the connected state,
with the outlet-flow channel (6) of the isolating nozzle arrangement (3) having a first essentially cylindrical region (6a) facing the free end of the first arcing contact (1) and, adjacent to this first cylindrical region (6a), having a second region (6b) whose diameter is greater than that of the first region,
characterized in that the distance between the first arcing contact (1) and the second region minus the width of the annular channel (15) at its opening into the outlet-flow channel (6) of the isolating nozzle arrangement (3) is greater than twice the diameter of the outlet-flow channel (6) in its first region (6a),
and with the diameter of the outlet-flow channel (6) being less than 30 mm, in particular less than 25 mm, in the first region (6a). - High-voltage circuit breaker according to Claim 1,
characterized in that the second arcing contact (2, 2a) has an associated field electrode (20) for shielding the electrical field, which can be driven at a speed which is different to the speed of the isolating nozzle arrangement (3). - High-voltage circuit breaker according to Claim 1 or 2,
characterized in that the second arcing contact (2a) is in the form of a cylindrical pin, which is rounded at its end facing the first arcing contact. - High-voltage circuit breaker according to Claim 1 or 2,
characterized in that the second arcing contact (2) is in the form of a cylindrical pin which, at its end facing the first arcing contact, has a first section (7) whose diameter is smaller than that of the other sections (8). - High-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims,
characterized in that the second arcing contact (2, 2a) can be driven by means of a transmission element (21), which is coupled to the isolating nozzle arrangement (3), and a transmission (22) which is connected to this transmission element (21). - High-voltage circuit breaker according to Claim 5 having a field electrode (20), associated with the second arcing contact, for shielding the electrical field,
characterized in that the field electrode (20) can also be driven by means of the transmission (22). - High-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims,
characterized in that the isolating nozzle arrangement (3) is composed of PTFE. - High-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims,
characterized in that the isolating nozzle arrangement (3) comprises a main nozzle (3a) and an auxiliary nozzle (3b) which directly surrounds the first arcing contact (1), with the annular channel (15) being formed between the main nozzle (3a) and the auxiliary nozzle (3b). - High-voltage circuit breaker having a first arcing contact (1) and having a second arcing contact (2, 2a) which are opposite one another,
in which at least the first arcing contact (1) can be driven,
and having an isolating nozzle arrangement (3) which is connected to the driveable first arcing contact (1) and has an axial outlet-flow channel (6) for carrying a quenching gas, and
having a heating area (16) in which quenching gas which has been heated by an arc (4) between the arcing contacts (1, 2, 2a) can be stored and which is connected to the outlet-flow channel (6) of the isolating nozzle arrangement (3) by means of at least one channel (19),
with the outlet-flow channel (6) of the isolating nozzle arrangement (3) having a first essentially cylindrical region (6a) and, adjacent to this first cylindrical region (6a), at its end facing away from the first arcing contact (1), having a second region (6b) whose diameter is greater than that of the first region,
with the first region (6a) being blocked by the second arcing contact (2, 2a) when in the connected state, and the length of the first region (6a) being greater than twice the diameter of the first region (6a), and the diameter of the first region (6a) being less than 30 mm, in particular less than 25 mm.
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