EP1716583A1 - Vakuumschaltkammer mit schirmung - Google Patents

Vakuumschaltkammer mit schirmung

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EP1716583A1
EP1716583A1 EP05707323A EP05707323A EP1716583A1 EP 1716583 A1 EP1716583 A1 EP 1716583A1 EP 05707323 A EP05707323 A EP 05707323A EP 05707323 A EP05707323 A EP 05707323A EP 1716583 A1 EP1716583 A1 EP 1716583A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum interrupter
alloy
copper
shielding
screen
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05707323A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Gentsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1716583A1 publication Critical patent/EP1716583A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/662Housings or protective screens
    • H01H33/66261Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/662Housings or protective screens
    • H01H33/66261Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
    • H01H2033/66269Details relating to the materials used for screens in vacuum switches

Definitions

  • the invention relates to a vacuum interrupter with shielding, according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention relates to vacuum interrupters for medium-voltage switching devices. It is known to equip vacuum interrupters with a burn-off-resistant screen for a large number of short-circuit current cutouts with a compact design.
  • the vacuum interrupters are used in low, medium and high voltage technology.
  • the said shields for vacuum interrupters are predominantly made of copper and / or stainless steel.
  • the compact design of the vacuum interrupter has a high thermal load on the shielding surrounding the switching system. The load results from the plasma radiation from the metal vapor arc and, in the case of a grinding arc, through direct contact with the shield.
  • the shielding surrounding the contact system is reinforced by the use of a copper-chrome cylinder tube section (composite material - copper-chrome). Shields made of the composite material CuCr with chromium concentrations greater than 15% by weight are known. Furthermore, for reasons of cost, efforts are being made to dispense with an additional screen made of CuCr.
  • Another method is plasma spraying, i.e. a thermal process for applying a copper chrome layer.
  • the plasma spraying is advantageously carried out in an inert gas atmosphere due to the strong gettering effect of the chromium.
  • an increased gas content in the sprayed-on layer is inevitable
  • MLC vacuum interrupter contact piece
  • the invention is therefore based on the object of increasing the number of possible short-circuit current switch-offs.
  • the object is achieved by a vacuum interrupter of the generic type according to the invention by the characterizing features of claim 1.
  • a ready-to-install screen made of a low-alloy copper material, e.g. Copper made with chrome and / or zircon.
  • the chromium concentration is in the range between> 0 and 5% by weight.
  • the screen is preferably made from a commercially available alloy CuCrZr (2.1293) with the composition Cr 0.8, Zr 0.08 and the rest copper.
  • the entire screen consists of a low-alloy and therefore erosion-resistant alloy, which consists of copper with a chromium and / or zicon addition between 0 and 10% by weight.
  • the screen consists of a CuCrZr alloy with the composition Cr 0.8 Zr 0.08 and the rest copper or a CuCrAgFeTiSi alloy.
  • the screen can subsequently be manufactured using a standard shaping process (e.g. deep drawing). This allows an additional operation, e.g. avoid the creation of an erosion-resistant and additional screen part or an additional coating of a component.
  • a standard shaping process e.g. deep drawing
  • the shielding of the vacuum interrupter chamber is made only in part from the alloy.
  • a screen coating is additionally provided in which further elements can be alloyed or contained in the copper, namely tungsten and / or molybdenum and / or platinum and / or zirconium and / or yttrium and / or palladium and / or silver.
  • the figure shows a screen part that surrounds a contact system.
  • the shield component 10 can, as shown, be part of a shield or as

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltkammer mit Schirmung für Mittelspannungsanlagen, gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei die Anzahl möglicher Kurzschlussstromausschaltungen zu erhöhen, ist erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der gesamte Schirm aus einer niedriglegierten und damit abbrandfesten Legierung besteht, die aus Kupfer mit einem Chrom- ­und/ oder Zirkonzusatz 0,01 und 10 Gew. -% bzw. aus Kupfer mit einem Chrom- ­und / oder Silberzusatz 0,1 - 0,5 Gew. % besteht.

Description

Vakuumschaltkammer mit Schirmung
Die Erfindung betrifft eine Vakuumschaltkammer mit Schirmung, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Erfindung betrifft Vakuumschaltkammern für Mittelspannungsschaltgeräte. Es ist bekannt Vakuumschaltkammern mit einem abbrandfesten Schirm für eine Vielzahl von Kurzschussstromausschaltungen bei einer kompakten Bauweise auszurüsten. Die Vakuumschaltkammern werden in der Nieder-, Mittel- und Hochspannungstechnik eingesetzt.
Die besagten Schirmungen für Vakuumschaltkammern werden überwiegend aus den Werkstoffen Kupfer und / oder Edelstahl gefertigt. Für Vakuumschaltkammern, die überwiegend in der Nieder-, Mittel- oder Hochspannungstechnik eingesetzt werden, ist bei einer kompakten Bauform der Vakuumschaltkammer, die das Schaltsystem umgebende Schirmung thermisch hoch belastet. Die Belastung resultiert aus der Plasmastrahlung des Metalldampfbogens und bei einem ausschleifenden Bogen durch einen direkten Kontakt mit der Schirmung.
Im letztgenannten Fall ist ein abbrandfestes Material von Vorteil. In einer Vielzahl von Anwendungen wird die erreichbare Anzahl der Kurzschlussstromausschaltungen durch ein Durchschmelzen einer Edelstahl- bzw. Kupferschirmung begrenzt. In Fällen, in denen eine besonders hohe Anzahl an Kurzschlussstrom Ausschaltungen gefordert ist,
BESTATIGUNGSKOPIE wird die das Kontaktsystem umgebende Schirmung durch den Einsatz eines Kupfer- Chrom Zylinderrohrabschnittes (Verbundwerkstoff - KupferChrom) verstärkt. Bekannt sind Abschirmungen aus dem Verbundwerkstoff CuCr mit Chromkonzentrationen größer 15 Gew.-%. Des Weiteren wird aus Kostengründen angestrebt auf einen zusätzlichen Schirm aus CuCr zu verzichten.
Ferner sind hierzu Sinterverfahren zur Herstellung von KupferChrom - Schirmungen über ein Pulversinterverfahren bekannt. Dazu sind für die unterschiedlichen Durchmesser Presswerkzeuge zur Herstellung der Grünlinge erforderlich. Die Herstellung eines dichten Werkstoffes erfolgt anschließend durch Sintern der Grünlinge bei Temperaturen um 1000°C unter einer Wasserstoff-, einer Edelgas- oder unter einer Vakuumatmosphäre.
Ein weiteres Verfahren ist das Plasmaspritzen, d.h. ein thermisches Verfahren zum Aufbringen einer KupferChrom - Schicht. Das Plasmaspritzen wird vorteilhafter Weise aufgrund der starken Getterwirkung des Chroms in einer Edelgasatmosphäre durchgeführt. Unvermeidlich ist dennoch ein erhöhter Gasgehalt in der aufgespritzten Schicht
Ein weiteres Verfahren ist das sogenannte MLC-Verfahren. Dieses ist ein Verfahren zur Herstellung einer Blechform für Vakuumschaltkammer - Schirme oder Vakuumschaltkammer-Kontaktstücke.
Dies ist aus der DE197 47 242 C2 bekannt.
Durch den Einsatz einer KupferChrom - Schirmung ist die konstruktive Bandbreite zum Bau einer kompakten Vakuumschaltkammer größer. Damit verbunden sind jedoch höhere Kosten der Vakuumschaltkammer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Anzahl möglicher Kurzschlussstromausschaltungen zu erhöhen. Die gestellte Aufgabe wird durch bei einer Vakuumschaltkammer der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der oben beschriebene Nachteil kann durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines niedriglegierten Kupferwerkstoffes aus dem der abbrandfeste Schirm nach einem bekannten Formverfahren Tiefziehen oder Drücken hergestellt wird vermieden werden.
Zur Steigerung der Abbrandfestigkeit eines Schirmes wird ein einbaufertiger Schirm aus einem niedriglegierten Kupferwerkstoff, z.B. Kupfer mit Chrom und / oder Zirkon gefertigt. Die Chromkonzentration liegt im Bereich zwischen > 0 und 5 Gew. -%. Vorzugsweise wird der Schirm aus einer handfelsüblichen Legierung CuCrZr (2.1293) mit der Zusammensetzung Cr 0.8, Zr 0.08 und Rest Kupfer gefertigt.
Der Kern der Erfindung ist daher, dass der gesamte Schirm aus einer niedriglegierten und damit abbrandfesten Legierung besteht, die aus Kupfer mit einem Chrom- und/oder Zikonzusatz zwischen 0 und 10 Gew. -% besteht.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Schirm aus einer CuCrZr - Legierung besteht, mit der Zusammensetzung Cr 0.8 Zr 0.08 und Rest Kupfer oder aus einer CuCrAgFeTiSi - Legierung.
Über ein Standardformgebungsverfahren (z.B. Tiefziehen) kann nachfolgend der Schirm hergestellt werden. Damit lässt sich ein zusätzlicher Arbeitsgang, z.B. das Erstellen eines abbrandfesten und zusätzlichen Schirmteils oder eine zusätzliche Beschichtung eines Bauteils vermeiden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Schirmung der Vakuumschaltkammer nur zu einem Teil aus der Legierung hergestellt ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass neben einem nach oben ausgeführten Angaben gefertigter Schirm zusätzlich eine Schirmbeschichtung erhält, bei der im Kupfer weitere Elemente legiert bzw. enthalten seien können, nämlich Wolfram und / oder Molybdän und / oder Platin und / oder Zirkon und / oder Yttrium und / oder Palladium und / oder Silber.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
In der Abbildung ist ein Schirmteil das ein Kontaktsystem umgibt dargestellt. Das Schirmbauteil 10 kann wie dargestellt ein Teil einer Schirmung oder auch als
Komplettschirmung ausgeführt sein. Durch die Wahl einer der o.g. Legierungen besteht zudem die Möglichkeit eine Bördelung (20), die an das Bauteil beim Tiefziehen oder beim Drücken des Werkstoffes an das Schirmbauteil 10, mit anzuformen.

Claims

Patentansprüche:
1. Vakuumschaltkammer mit Schirmung für Mittelspannungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Schirm aus einer niedriglegierten und damit abbrandfesten Legierung besteht, die aus Kupfer mit einem Chrom- und/oder Zirkonzusatz 0,01 und 10 Gew% besteht.
2. Vakuumschaltkammer mit Schirmung für Mittelspannungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Schirm aus einer niedriglegierten und damit abbrandfesten Legierung besteht, die aus Kupfer mit einem Chrom- und / oder Silberzusatz 0,1 - 0,5 Gew. -% besteht.
3. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm aus einer CuCrZr-Legierung besteht, mit der Zusammensetzung Cr0.8Zr0.08 und Rest Cu.
4. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm aus einer CuCrAgFeTiSi - Legierung besteht, mit der Zusammensetzung Cr0.5Ag0.1 und Spuren FeTiSi und Rest Cu.
5. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm nur zu einem Teil aus der besagten Zusammensetzung besteht. Vakuumschaltkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm zusätzlich mit einer Beschichtung aus Kupfer mit den Legierungsbestandteilen Wolfram und/oder Molybdän und / oder Platin und / oder Zirkon und / oder Yttrium und / oder Palladium und / oder Silber besteht.
EP05707323A 2004-02-11 2005-02-11 Vakuumschaltkammer mit schirmung Withdrawn EP1716583A1 (de)

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