EP2294592A1 - Load interrupter comprising an arc extinguishing device - Google Patents

Load interrupter comprising an arc extinguishing device

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EP2294592A1
EP2294592A1 EP09772384A EP09772384A EP2294592A1 EP 2294592 A1 EP2294592 A1 EP 2294592A1 EP 09772384 A EP09772384 A EP 09772384A EP 09772384 A EP09772384 A EP 09772384A EP 2294592 A1 EP2294592 A1 EP 2294592A1
Authority
EP
European Patent Office
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arc
winding
switch
fixed contact
coil
Prior art date
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EP09772384A
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German (de)
French (fr)
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EP2294592B1 (en
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Christof Horz
Frank HÖRTZ
Vedad Karic
Jörg Teichmann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2294592A1 publication Critical patent/EP2294592A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2294592B1 publication Critical patent/EP2294592B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/18—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H33/187—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet comprising a hollow annular arc runner and a central contact between which a radially drawn arc rotates
    • 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
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches

Definitions

  • the invention relates to a switch-disconnector for gas-insulated switchgear with an arc quenching device comprising an extinguishing coil formed by a winding support and a winding with an electrically conductive arc running surface.
  • JP 10228846A describes an arc extinguishing coil comprising a winding and a coil core and an arc guiding element extending to a fixed contact of the switchgear.
  • the arc generated when opening the movable contact of the switchgear is moved over the arc guiding element to the arc extinguishing coil.
  • a current impressed by the switching arc commutated to a running ring flows through the extinguishing coil and builds up a magnetic field, so that the arc root point, caused by the
  • a known from EP 1064663 Bl based on the same principle arc quenching device for a gas-insulated switch disconnector has a coil-carrying winding body made of a conductive plastic and a Feldsteu- erelektrode and emanating from the winding, reaching close to the fixed contact, shiny metallic guide element on, the end of a certain minimum distance to the moving past this moving contact and the base of the fixed contact has.
  • the movable contact passes the end of the baffle, the fixed contact base of the arc is taken over by the baffle and a current is conducted into the winding so that the base of the arc due to the magnetic field makes a rotating movement on the metallically bare last winding and in the current zero crossing goes out.
  • the invention has for its object to provide an arc extinguishing coil, which is inexpensive and compact and has a high and reliable fire fighting capacity.
  • An important feature combination of positioned near a fixed contact of the circuit breaker arc quenching device is that its ironless executed quench coil is assigned on the side of the arc root, a metallic race with raised outer edges, and the quenching coil on the winding support and an outer and inner shells of non-conductive material is arranged insulated to the outside, and the two ends of the winding are connected to the one fixed contact and the other to the raceway.
  • arc quenching device which can be arranged close to the fixed contact, a parallel to the surface of the race aligned and focused on this area magnetic field is generated directly with the resulting upon separation of the switch contacts switching arc, so that the base of the without additional guide immediately to the exposed part of the race commuting arc a fast and controlled, that is, executes rotational movement limited to the annular arc running surface while being well cooled and rapidly extinguished.
  • the inner jacket of the ironless quenching coil also forms a gas circulation opening, so that the existing gas in the switchgear circulate on the quenching coil and can provide for improved cooling of the arc.
  • the live parts of the quenching coil are covered by the plastic sheath (outer sheath, inner sheath, winding carrier) to the outside so that re-ignitions are prevented by hot plasma arc. Equally excluded is a pre-ignition of the arc when closing the switch, so that the extinguishing coil can not be destroyed by the resulting very high current at power after a short circuit.
  • the arc quenching device is also simple and compact.
  • Edge of the inner shell and the outer shell each formed an inwardly directed annular collar on which the raceway and resting on this extinguishing coil are supported.
  • the two collars end at liberation of an annular gap at a distance from each other.
  • the annular gap defines a geometrically defined arc running surface of the centrally arranged above this race.
  • the arc running surface is dimensioned in the diameter so that a short-circuiting of the arc is excluded on its career.
  • the winding of the quenching coil arranged in the winding carrier is located - isolated by a circumferential web of the winding carrier - exactly above the arc running surface and above the annular gap.
  • a maximum transverse magnetic field acts on the arc base point on a narrow trajectory, so that its particularly high rotational speed is ensured.
  • the quenching device which is opposite the raceway, it is insulated from the outside by the fact that a cover plate extending to the outer jacket and to the inner jacket is integrally formed on the winding carrier.
  • the cover plate is held by locking elements on the inner and outer sheath, so that the extinguishing coil is fixed in total between the inner and outer sheath in a simple way.
  • the raceway has a U-shaped cross-sectional profile, i. at the inner and outer edge raised legs which bear against the inner and outer sheath.
  • the U-shaped design of the race and the resulting electrical control allows the short distance to the fixed contact and thus possible without additional guide elements rapid commutation of the arc to the arc quenching device, despite the small distance without the risk of re-ignition of the already deleted arc from the moving contact to the fixed contact.
  • On the raised inner leg of the guide ring can also advantageous one end of the winding of the quenching coil - for example by means of tabs or Sch Strukturver connection - are conductively attached.
  • the arc quenching device is attached by means of attached to the outer jacket mounting straps on the fixed contact.
  • the second end of the winding is held by a contact element on one of the fastening tabs and so galvanically connected to the fixed contact.
  • Fig. 1 is a side view of a gas-insulated
  • FIG. 2 shows a perspective view of the arc-extinguishing device
  • FIG. 3 is a plan view of the arc quenching device
  • Fig. 4 is a sectional view of the arc quenching apparatus taken along the line I-I in Fig. 3;
  • Fig. 5 shows a detail "X" of the arc quenching device of Fig. 4;
  • Fig. 6 is an exploded view of the arc quenching device.
  • FIG. 1 shows the contact system of a switch-disconnector 1 arranged inside a gas-filled switchgear, which has a fixed contact 2, a moving contact 4 pivotable by means of a switching shaft 3 and a grounding contact 5.
  • the moving contact 4 is on the switching shaft 3 and the fixed contact 2 is held on a support 6.
  • an arc quenching device 7 With the fixed contact 2 is an arc quenching device 7, which is arranged close to the contact point between the fixed and the moving contact, galvanically connected, so that formed during pivoting of the moving contact 4 in the open position shown in Fig. 1 arc quickly - and without additional guide elements - commute to the arc quenching device 7 and can be reliably deleted.
  • the arc facing lower level of the arc quenching device 7 is arranged at a certain angle to the contact point, which - relative to the horizontal - preferably can be between 0 and 60 °.
  • the core of the arc quenching device 7 is a quenching coil 8, which in the present embodiment consists of a two-layered, arranged on an annular winding support 10 th winding 9 consists of enameled copper wire.
  • the winding support 10 comprises a circumferential web 11 with a wide cover plate 12 which struts away from its upper edge and a narrow leg 13 which struts away from its lower edge to one side and consists of a nonconductive plastic, preferably a UV-resistant thermoset or thermosetting plastic.
  • the quenching coil 8 rests with the encircling leg 13 on or in a raceway 14 with a U-shaped cross section, which consists of an electrically conductive metallic material, such as brass, copper, aluminum or bronze.
  • the outer jacket 20 surrounds the outer peripheral surface of the quenching coil 8 including the raceway 14, which is bent on a lower, inwardly Ring collar 21 of the outer shell 20 is supported and the outer edge 14 b rests against the inner surface of the outer jacket 20.
  • the inner peripheral surface of the quenching coil 8 is covered with an inner shell 22 having a lower, bent-out annular collar 23 on which the raceway 14 also rests.
  • the winding support 10 with the winding 9 (extinguishing coil 8) is held on the side opposite the race 14 by locking elements 24 which are formed on the inner surface of the outer jacket 20 and on the outer surface of the inner jacket 22.
  • the two bent collars 21, 23 terminate at a distance from each other, so that at the - the contact point between the fixed and moving contact facing - lower side of the arc quenching device 7, an annular gap 27 and a limited by this bilateral annular arc running surface 25 for the Lichtbogenhetician, which is located directly under the winding 9 of the quenching coil 8, remains free.
  • the circular shape of the race 14 with the raised edges 14a, 14b causes a very good electrical Ab- control to adjacent live components and the ground potential, so that on the one hand a compact, cost-effective design is possible and on the other hand - despite the small distance to the fixed contact - a Re-ignition of the arc is excluded from the moving contact on the fixed contact.
  • a compact, cost-effective design is possible and on the other hand - despite the small distance to the fixed contact - a Re-ignition of the arc is excluded from the moving contact on the fixed contact.
  • Running ring 14 via the contact element 18 a good contacting tion between the winding 9 and the race 14 and thus achieves an intense effect of the magnetic field generated by the winding 9 on the arc.
  • the inner jacket 22 and the outer jacket 20 with the attachment tabs 19 formed thereon and the winding carrier 10 are made of a non-conductive plastic and cover all live parts of the quenching coil 8 completely off, so that caused by emerging plasma of the arc Neuentzünditch are excluded.
  • the large, central gas circulation opening 26 generated by the inner jacket 22 also ensures a good circulation of the gas surrounding the switch disconnector, so that the rotating arc constantly comes into contact with new, cool gas and its extinguishing behavior due to the extracted energy is further improved.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

In a load interrupter for gas-insulated switchgear systems equipped with an arc extinguishing device (7), a metal raceway (14) with edges that are drawn up at the inner and outer periphery thereof is associated with a nonferrous extinguishing coil (8) located on the side facing the arc foot. One end of the winding of the extinguishing coil is connected to the raceway and the other end is connected to the fixed contact of the load interrupter. The extinguishing coil is shielded outward up to a defined open arc running surface (25) at the raceway by the winding support and by an inner and an outer jacket (20, 22), each of which are made of a non-conducting material. The simple and compact arc extinguishing device can be disposed near the fixed contact of the interrupter and guarantees a fast commuting of the arc to the raceway and also guarantees the reliable, quick extinguishing of the arc.

Description

Lasttrennschalter mit einer LichtbogenlöscheinrichtungSwitch-disconnector with an arc-extinguishing device
Die Erfindung betrifft einen Lasttrennschalter für gasisolierte Schaltanlagen mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung, die eine von einem Wicklungsträger und einer Wicklung gebildete Löschspule mit einer elektrisch leitfähigen Lichtbogenlauffläche umfasst.The invention relates to a switch-disconnector for gas-insulated switchgear with an arc quenching device comprising an extinguishing coil formed by a winding support and a winding with an electrically conductive arc running surface.
Es ist bekannt, die Lasttrennschalter von gasisolierten Schaltanlagen mit Löschspulen auszurüsten, um den beim Schalten zwischen dem Festkontakt und dem beweglichen Kontakt entstehenden Lichtbogen möglichst klein zu halten und schnell zu löschen.It is known to equip the switch-disconnectors of gas-insulated switchgear with extinguishing coils in order to keep the arcing occurring during switching between the fixed contact and the movable contact as small as possible and to delete quickly.
Die JP 10228846A beschreibt eine Lichtbogenlöschspule, die eine Wicklung und einen Spulenkern sowie ein sich zu einem Festkontakt der Schaltanlage erstreckendes Lichtbogenleitele- ment umfasst. Der beim Öffnen des beweglichen Kontaktes der Schaltanlage erzeugte Lichtbogen wird über das Lichtbogenleitelement zur Lichtbogenlöschspule hin bewegt. Ein durch den auf einen Laufring kommutierten Schaltlichtbogen eingeprägter Strom durchfließt die Löschspule und baut ein Magnet- feld auf, so dass der Lichtbogenfußpunkt, bedingt durch dieJP 10228846A describes an arc extinguishing coil comprising a winding and a coil core and an arc guiding element extending to a fixed contact of the switchgear. The arc generated when opening the movable contact of the switchgear is moved over the arc guiding element to the arc extinguishing coil. A current impressed by the switching arc commutated to a running ring flows through the extinguishing coil and builds up a magnetic field, so that the arc root point, caused by the
Lorentzkraft, auf dem Laufring rotiert und der Schaltlichtbogen infolge der Umlaufgeschwindigkeit und der Kühlung durch das in der Schaltanlage befindliche Gas im Stromnulldurchgang gelöscht wird.Lorentzkraft, rotates on the race and the arc is extinguished due to the rotational speed and the cooling by the gas in the switchgear in the current zero crossing.
Eine aus der EP 1064663 Bl bekannte, auf dem gleichen Prinzip basierende Lichtbogenlöscheinrichtung für einen gasisolierten Lasttrennschalter weist einen eine Wicklung tragenden Wickelkörper aus einem leitfähigen Kunststoff sowie eine Feldsteu- erelektrode und ein von der Wicklung ausgehendes, bis nahe an den Festkontakt reichendes, metallisch blankes Leitelement auf, dessen Ende einen bestimmten Mindestabstand zu dem an diesem vorbei bewegten beweglichen Kontakt und zum Fußpunkt des Festkontaktes hat. Wenn der bewegliche Kontakt das Ende des Leitelements passiert, wird der festkontaktseitige Fußpunkt des Lichtbogens von dem Leitelement übernommen und ein Strom in die Wicklung geleitet, so dass der Fußpunkt des Lichtbogens aufgrund des Magnetfeldes eine rotierende Bewegung auf der metallisch blanken letzten Wicklung ausführt und im Stromnulldurchgang erlischt.A known from EP 1064663 Bl, based on the same principle arc quenching device for a gas-insulated switch disconnector has a coil-carrying winding body made of a conductive plastic and a Feldsteu- erelektrode and emanating from the winding, reaching close to the fixed contact, shiny metallic guide element on, the end of a certain minimum distance to the moving past this moving contact and the base of the fixed contact has. When the movable contact passes the end of the baffle, the fixed contact base of the arc is taken over by the baffle and a current is conducted into the winding so that the base of the arc due to the magnetic field makes a rotating movement on the metallically bare last winding and in the current zero crossing goes out.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtbogen- löschspule anzugeben, die kostengünstig und kompakt ausgebildet ist und ein hohes und zuverlässiges Löschvermögen aufweist.The invention has for its object to provide an arc extinguishing coil, which is inexpensive and compact and has a high and reliable fire fighting capacity.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer gemäß den Merkma- len des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Lichtbogenlöscheinrichtung für Lasttrennschalter gelöst. Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention the object is achieved with a trained according to the features of claim 1 arc quenching device for switch-disconnector. Further features and advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine wichtige Merkmalskombination der nahe an einem Festkontakt des Lasttrennschalters positionierten Lichtbogenlöscheinrichtung besteht darin, dass dessen eisenlos ausgeführter Löschspule auf der Seite des Lichtbogenfußpunktes ein metallischer Laufring mit hochgezogenen Außenrändern zugeordnet ist, und die Löschspule über den Wicklungsträger sowie einen Außen- und Innenmantel aus nicht leitendem Material nach außen isoliert angeordnet ist, und die beiden Enden der Wicklung zum einen mit dem Festkontakt und zum anderen mit dem Laufring verbunden sind.An important feature combination of positioned near a fixed contact of the circuit breaker arc quenching device is that its ironless executed quench coil is assigned on the side of the arc root, a metallic race with raised outer edges, and the quenching coil on the winding support and an outer and inner shells of non-conductive material is arranged insulated to the outside, and the two ends of the winding are connected to the one fixed contact and the other to the raceway.
Mit der so ausgebildeten Lichtbogenlöscheinrichtung, die dicht am Festkontakt angeordnet werden kann, wird unmittelbar mit dem beim Trennen der Schalterkontakte entstehenden Schaltlichtbogen ein parallel zur Oberfläche des Laufrings ausgerichtetes und auf diesen Bereich konzentriertes Magnetfeld erzeugt, so dass der Fußpunkt des ohne zusätzliche Leitelemente sofort auf den frei liegenden Teil des Laufrings kommutierenden Lichtbogens eine schnelle und kontrollierte, das heißt auf die ringförmige Lichtbogenlauffläche begrenzte Rotationsbewegung ausführt und dabei gut gekühlt wird und rasch erlischt. Der Innenmantel der eisenlosen Löschspule bildet zudem eine Gaszirkulationsöffnung, so dass das in der Schaltanlage vorhandene Gas an der Löschspule zirkulieren und für eine verbesserte Kühlung des Lichtbogens sorgen kann. Eine Beschädigung des Festkontaktes und des Bewegkontaktes durch die Wärmewirkung des Lichtbogens ist ebenso ausgeschlossen wie ein Einbrennen des Lichtbogens auf dem Lauf- ring. Die spannungsführenden Teile der Löschspule sind durch die Kunststoffummantelung (Außenmantel, Innenmantel, Wicklungsträger) so nach außen abgedeckt, dass Neuzündungen durch heißes Lichtbogenplasma verhindert werden. Gleichermaßen ausgeschlossen ist eine Vorzündung des Lichtbogens beim Schlie- ßen des Schalters, so dass die Löschspule beim Einschalten nach einem Kurzschluss durch den daraus resultierenden sehr hohen Strom nicht zerstört werden kann. Die Lichtbogenlöscheinrichtung ist zudem einfach und kompakt ausgebildet.With the thus formed arc quenching device, which can be arranged close to the fixed contact, a parallel to the surface of the race aligned and focused on this area magnetic field is generated directly with the resulting upon separation of the switch contacts switching arc, so that the base of the without additional guide immediately to the exposed part of the race commuting arc a fast and controlled, that is, executes rotational movement limited to the annular arc running surface while being well cooled and rapidly extinguished. The inner jacket of the ironless quenching coil also forms a gas circulation opening, so that the existing gas in the switchgear circulate on the quenching coil and can provide for improved cooling of the arc. Damage to the fixed contact and the moving contact due to the thermal effect of the arc is excluded as well as a burn-in of the arc on the running ring. The live parts of the quenching coil are covered by the plastic sheath (outer sheath, inner sheath, winding carrier) to the outside so that re-ignitions are prevented by hot plasma arc. Equally excluded is a pre-ignition of the arc when closing the switch, so that the extinguishing coil can not be destroyed by the resulting very high current at power after a short circuit. The arc quenching device is also simple and compact.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist am unterenAccording to a further feature of the invention is at the bottom
Rand des Innenmantels und des Außenmantels jeweils ein nach innen gerichteter Ringbund angeformt, auf dem sich der Laufring und die auf diesem ruhende Löschspule abstützen. Die beiden Ringbunde enden unter Freilassen eines Ringspaltes im Abstand voneinander. Der Ringspalt begrenzt eine geometrisch definierte Lichtbogenlauffläche des mittig über dieser angeordneten Laufrings . Die Lichtbogenlauffläche ist im Durchmesser so dimensioniert, dass ein Kurzschließen des Lichtbogens auf dessen Laufbahn ausgeschlossen ist. Die in dem Wicklungs- träger angeordnete Wicklung der Löschspule befindet sich - isoliert durch einen umlaufenden Steg des Wicklungsträgers - genau über der Lichtbogenlauffläche und über dem Ringspalt. Dadurch wirkt auf einer eng begrenzten Laufbahn ein maximales Quermagnetfeld auf den Lichtbogenfußpunkt, so dass dessen besonders hohe Rotationsgeschwindigkeit gewährleistet ist. Im oberen, dem Laufring gegenüberliegenden Bereich der Löscheinrichtung ist diese nach außen dadurch isoliert, dass an den Wicklungsträger eine sich zum Außenmantel und zum Innenmantel erstreckende Abdeckplatte angeformt ist. Die Abdeck- platte ist durch Rastelemente am Innen- und am Außenmantel gehalten, so dass auch die Löschspule insgesamt zwischen Innen- und Außenmantel auf einfache Art fixiert ist.Edge of the inner shell and the outer shell each formed an inwardly directed annular collar on which the raceway and resting on this extinguishing coil are supported. The two collars end at liberation of an annular gap at a distance from each other. The annular gap defines a geometrically defined arc running surface of the centrally arranged above this race. The arc running surface is dimensioned in the diameter so that a short-circuiting of the arc is excluded on its career. The winding of the quenching coil arranged in the winding carrier is located - isolated by a circumferential web of the winding carrier - exactly above the arc running surface and above the annular gap. As a result, a maximum transverse magnetic field acts on the arc base point on a narrow trajectory, so that its particularly high rotational speed is ensured. In the upper region of the quenching device, which is opposite the raceway, it is insulated from the outside by the fact that a cover plate extending to the outer jacket and to the inner jacket is integrally formed on the winding carrier. The cover plate is held by locking elements on the inner and outer sheath, so that the extinguishing coil is fixed in total between the inner and outer sheath in a simple way.
Gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung hat der Laufring ein U-förmiges Querschnittsprofil, d.h. am Innen- und am Außenrand hochgezogene Schenkel, die am Innen- und am Außenmantel anliegen. Daraus resultiert eine sehr gute elektrische Absteuerung zu benachbarten spannungsführenden Teilen und zum Erdpotential und somit eine kompakte und kostengüns- tige Bauweise. Die U-förmige Ausbildung des Laufringes und die dadurch erzielte elektrische Absteuerung ermöglicht den geringen Abstand zum Festkontakt und die damit ohne zusätzliche Leitelemente mögliche schnelle Kommutierung des Lichtbogens zur Lichtbogenlöscheinrichtung, und zwar trotz des ge- ringen Abstandes ohne die Gefahr einer Wiederzündung des bereits gelöschten Lichtbogens vom Bewegkontakt auf den Festkontakt. An dem hochgezogenen inneren Schenkel des Leitringes kann zudem vorteilhaft das eine Ende der Wicklung der Löschspule - beispielsweise mittels Flachstecker oder Schweißver- bindung - leitend befestigt werden.According to another important feature of the invention, the raceway has a U-shaped cross-sectional profile, i. at the inner and outer edge raised legs which bear against the inner and outer sheath. This results in a very good electrical control to adjacent live parts and the ground potential and thus a compact and cost-effective design. The U-shaped design of the race and the resulting electrical control allows the short distance to the fixed contact and thus possible without additional guide elements rapid commutation of the arc to the arc quenching device, despite the small distance without the risk of re-ignition of the already deleted arc from the moving contact to the fixed contact. On the raised inner leg of the guide ring can also advantageous one end of the winding of the quenching coil - for example by means of tabs or Schweißver connection - are conductively attached.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtbogenlöscheinrichtung mit Hilfe von mit dem Außenmantel verbundenen Befestigungslaschen am Festkontakt angebracht. Das zweite Ende der Wicklung ist über ein Kontaktelement an einer der Befestigungslaschen gehalten und so galvanisch an den Festkontakt angeschlossen.In a further embodiment of the invention, the arc quenching device is attached by means of attached to the outer jacket mounting straps on the fixed contact. The second end of the winding is held by a contact element on one of the fastening tabs and so galvanically connected to the fixed contact.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich- nung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines in einer gasisoliertenFig. 1 is a side view of a gas-insulated
Schaltanlage angeordneten Lastrennschalters mit des- sen Kontaktsystem zugeordneter Lichtbogenlöscheinrichtung;Switchgear arranged load circuit breaker with des- sen contact system associated with arc quenching;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Lichtbogenlöschein- richtung;FIG. 2 shows a perspective view of the arc-extinguishing device; FIG.
Fig. 3 eine Draufsicht der Lichtbogenlöscheinrichtung;3 is a plan view of the arc quenching device;
Fig. 4 eine Schnittansicht der Lichtbogenlöscheinrichtung längs der Linie I-I in Fig. 3;Fig. 4 is a sectional view of the arc quenching apparatus taken along the line I-I in Fig. 3;
Fig. 5 eine Einzelheit „X" der Lichtbogenlöscheinrichtung nach Fig. 4; undFig. 5 shows a detail "X" of the arc quenching device of Fig. 4;
Fig. 6 eine Explosionsdarstellung der Lichtbogenlöscheinrichtung.Fig. 6 is an exploded view of the arc quenching device.
Fig. 1 zeigt das innerhalb einer gasgefüllten Schaltanlage angeordnete Kontaktsystem eines Lasttrennschalters 1, das ei- nen Festkontakt 2, einen mittels einer Schaltwelle 3 verschwenkbaren Bewegkontakt 4 sowie einen Erdungskontakt 5 aufweist. Der Bewegkontakt 4 ist an der Schaltwelle 3 und der Festkontakt 2 ist an einem Stützer 6 gehalten. Mit dem Festkontakt 2 ist eine Lichtbogenlöscheinrichtung 7, die dicht an der Kontaktstelle zwischen dem Fest- und dem Bewegkontakt angeordnet ist, galvanisch verbunden, so dass ein beim Verschwenken des Bewegkontakts 4 in die in Fig. 1 gezeigte geöffnete Lage gebildeter Lichtbogen schnell - und ohne zusätzliche Leitelemente - auf die Lichtbogenlöscheinrichtung 7 kommutieren und zuverlässig gelöscht werden kann. Wie die Zeichnung zeigt, ist die dem Lichtbogen zugewandte untere Ebene der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 in einem bestimmten Winkel zur Kontaktstelle angeordnet, der - bezogen auf die Waagerechte - vorzugsweise zwischen 0 und 60° liegen kann.1 shows the contact system of a switch-disconnector 1 arranged inside a gas-filled switchgear, which has a fixed contact 2, a moving contact 4 pivotable by means of a switching shaft 3 and a grounding contact 5. The moving contact 4 is on the switching shaft 3 and the fixed contact 2 is held on a support 6. With the fixed contact 2 is an arc quenching device 7, which is arranged close to the contact point between the fixed and the moving contact, galvanically connected, so that formed during pivoting of the moving contact 4 in the open position shown in Fig. 1 arc quickly - and without additional guide elements - commute to the arc quenching device 7 and can be reliably deleted. As the drawing shows, the arc facing lower level of the arc quenching device 7 is arranged at a certain angle to the contact point, which - relative to the horizontal - preferably can be between 0 and 60 °.
Kernstück der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 ist eine Löschspule 8, die in der vorliegenden Ausführungsform aus einer zwei- lagigen, auf einem ringförmigen Wicklungsträger 10 angeordne- ten Wicklung 9 aus Kupferlackdraht besteht. Der Wicklungsträger 10 umfasst einen umlaufenden Steg 11 mit einer von dessen Oberkante beidseitig abstrebenden breiten Abdeckplatte 12 und einem von dessen Unterkante nach einer Seite abstrebenden schmalen Schenkel 13 und besteht aus einem nicht leitenden Kunststoff, vorzugsweise einem UV-beständigen Thermo- oder Duroplast. Die Löschspule 8 ruht mit dem umlaufenden Schenkel 13 auf bzw. in einem Laufring 14 mit U-förmigem Querschnitt, der aus einem elektrisch leitenden metallischen Material, wie beispielsweise Messing, Kupfer, Aluminium oder Bronze, besteht. Ein an einem inneren Ende 15 der Wicklung 9 befestigter Flachstecker 16 ist auf den inneren umlaufenden hochgezogenen Rand 14a des Laufrings 14 gesteckt, so dass der Laufring 14 galvanisch mit der Wicklung 9 verbunden ist. Auch ei- ne andere Art der elektrischen Kontaktierung, beispielsweise durch eine Schweißverbindung, ist denkbar. Das andere, äußere Ende 17 der Wicklung 9 ist über ein Kontaktelement 18, das beispielsweise eine Kontaktfeder, ein Ringkabelschuh oder eine an das Ende der Wicklung angeformte Öse sein kann, mit ei- ner zur Befestigung der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 am Festkontakt 2 vorgesehenen Befestigungslasche 19 und damit mit dem Festkontakt 2 verbunden. Tatsächlich erfolgt die Verbindung der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 mit dem Festkontakt 2 mit Hilfe von zwei im Abstand parallel angeordneten, an einen Außenmantel 20 angeformten Befestigungslaschen 19. Der Außenmantel 20 umgibt die Außenumfangsflache der Löschspule 8 einschließlich des Laufringes 14, der auf einem unteren, nach innen abgekröpften Ringbund 21 des Außenmantels 20 abgestützt ist und dessen äußerer Rand 14b an der Innenfläche des Außen- mantels 20 anliegt. Die Innenumfangsflache der Löschspule 8 ist mit einem Innenmantel 22 abgedeckt, der einen unteren, nach außen abgekröpften Ringbund 23 aufweist, auf dem der Laufring 14 ebenfalls ruht. Der Wicklungsträger 10 mit der Wicklung 9 (Löschspule 8) ist an der dem Laufring 14 gegenü- berliegenden Seite durch Rastelemente 24 gehalten, die an der Innenfläche des Außenmantels 20 und an der Außenfläche des Innenmantels 22 ausgebildet sind. Die beiden abgekröpften Ringbunde 21, 23 enden jedoch im Abstand voneinander, so dass an der - der Kontaktstelle zwischen Fest- und Bewegkontakt zugewandten - unteren Seite der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 ein Ringspalt 27 und eine durch diesen beidseitig begrenzte kreisringförmige Lichtbogenlauffläche 25 für den Lichtbogen- fußpunkt, die sich direkt unter der Wicklung 9 der Löschspule 8 befindet, frei bleibt.The core of the arc quenching device 7 is a quenching coil 8, which in the present embodiment consists of a two-layered, arranged on an annular winding support 10 th winding 9 consists of enameled copper wire. The winding support 10 comprises a circumferential web 11 with a wide cover plate 12 which struts away from its upper edge and a narrow leg 13 which struts away from its lower edge to one side and consists of a nonconductive plastic, preferably a UV-resistant thermoset or thermosetting plastic. The quenching coil 8 rests with the encircling leg 13 on or in a raceway 14 with a U-shaped cross section, which consists of an electrically conductive metallic material, such as brass, copper, aluminum or bronze. An attached at an inner end 15 of the winding 9 tab 16 is placed on the inner circumferential raised edge 14 a of the race 14, so that the race 14 is electrically connected to the winding 9. Another type of electrical contacting, for example by a welded connection, is also conceivable. The other, outer end 17 of the winding 9 is connected via a contact element 18, which may be, for example, a contact spring, a ring cable lug or an eyelet formed on the end of the winding, with a fastening tab 19 and 19 provided for fastening the arc quenching device 7 to the fixed contact 2 thus connected to the fixed contact 2. In fact, the connection of the arc quenching device 7 with the fixed contact 2 by means of two parallel spaced, formed on an outer shell 20 mounting tabs 19. The outer jacket 20 surrounds the outer peripheral surface of the quenching coil 8 including the raceway 14, which is bent on a lower, inwardly Ring collar 21 of the outer shell 20 is supported and the outer edge 14 b rests against the inner surface of the outer jacket 20. The inner peripheral surface of the quenching coil 8 is covered with an inner shell 22 having a lower, bent-out annular collar 23 on which the raceway 14 also rests. The winding support 10 with the winding 9 (extinguishing coil 8) is held on the side opposite the race 14 by locking elements 24 which are formed on the inner surface of the outer jacket 20 and on the outer surface of the inner jacket 22. However, the two bent collars 21, 23 terminate at a distance from each other, so that at the - the contact point between the fixed and moving contact facing - lower side of the arc quenching device 7, an annular gap 27 and a limited by this bilateral annular arc running surface 25 for the Lichtbogenfüpunkt, which is located directly under the winding 9 of the quenching coil 8, remains free.
Ein beim Öffnen des Lasttrennschalters 1 entstehender Lichtbogen kann schnell und unmittelbar, das heißt ohne spezielle Kommutierungsmittel, auf den nahe am Fest- und Bewegkontakt 2, 4 liegenden Laufring 14 kommutieren, so dass der Festkontakt nicht durch den Lichtbogen beschädigt werden kann und der Lichtbogen auf der vorgegebenen ringförmigen Lichtbogenlauffläche 25 sofort und kontrolliert rotieren kann. Da die ringförmige Lichtbogenlauffläche 25 zudem unmittelbar unter der Wicklung 9 verläuft, kann das von dieser beim Einprägen eines Stroms über den Lichtbogen erzeugte Quermagnetfeld mit maximaler Stärke auf den Lichtbogenfußpunkt wirken, so dass dieser eine hohe Rotationsgeschwindigkeit erreicht und sich nicht in die Lichtbogenlauffläche 25 einbrennen kann sowie intensiv gekühlt und rasch gelöscht werden kann.An emerging when opening the circuit breaker 1 arc can quickly and directly, that is, without special Kommutierungsmittel, on the close to the fixed and moving contact 2, 4 lying raceway 14 commute, so that the fixed contact can not be damaged by the arc and the arc the predetermined annular arc surface 25 can rotate immediately and controlled. In addition, since the annular arc running surface 25 runs directly under the winding 9, the transverse magnetic field generated by this when impressing a current through the arc with maximum strength on the arc root, so that it reaches a high rotational speed and can not burn into the arc surface 25 as well as intensively cooled and can be quickly extinguished.
Die kreisrunde Formgebung des Laufringes 14 mit den hochgezogenen Rändern 14a, 14b bewirkt eine sehr gute elektrische Ab- Steuerung zu benachbarten spannungsführenden Bauteilen und zum Erdpotential, so dass einerseits eine kompakte, kostengünstige Bauweise möglich ist und andererseits - trotz des geringen Abstandes zum Festkontakt - eine Wiederzündung des Lichtbogens vom Bewegkontakt auf den Festkontakt ausgeschlos- sen ist. Darüber hinaus wird mit der vorgegebenen Form desThe circular shape of the race 14 with the raised edges 14a, 14b causes a very good electrical Ab- control to adjacent live components and the ground potential, so that on the one hand a compact, cost-effective design is possible and on the other hand - despite the small distance to the fixed contact - a Re-ignition of the arc is excluded from the moving contact on the fixed contact. In addition, with the given form of the
Laufringes 14 über das Kontaktelement 18 eine gute Kontaktie- rung zwischen der Wicklung 9 und dem Laufring 14 und damit eine intensive Wirkung des von der Wicklung 9 erzeugten Magnetfeldes auf den Lichtbogen erreicht.Running ring 14 via the contact element 18 a good contacting tion between the winding 9 and the race 14 and thus achieves an intense effect of the magnetic field generated by the winding 9 on the arc.
Der Innenmantel 22 und der Außenmantel 20 mit den an diesen angeformten Befestigungslaschen 19 sowie der Wicklungsträger 10 bestehen aus einem nicht leitenden Kunststoff und decken alle spannungsführenden Teile der Löschspule 8 vollständig ab, so dass durch entstehendes Plasma des Lichtbogens bedingte Neuentzündungen ausgeschlossen sind. Die vom Innenmantel 22 erzeugte große, zentrale Gaszirkulationsöffnung 26 gewähr- leistet außerdem eine gute Zirkulation des den Lasttrennschalter umgebenden Gases, so dass der rotierende Lichtbogen ständig mit neuem, kühlem Gas in Berührung kommt und dadurch dessen Löschverhalten aufgrund der entzogenen Energie weiter verbessert wird.The inner jacket 22 and the outer jacket 20 with the attachment tabs 19 formed thereon and the winding carrier 10 are made of a non-conductive plastic and cover all live parts of the quenching coil 8 completely off, so that caused by emerging plasma of the arc Neuentzündungen are excluded. The large, central gas circulation opening 26 generated by the inner jacket 22 also ensures a good circulation of the gas surrounding the switch disconnector, so that the rotating arc constantly comes into contact with new, cool gas and its extinguishing behavior due to the extracted energy is further improved.
Beim Einschalten des Lasttrennschalters wird mit der oben beschriebenen Ausbildung der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 auch eine Vorzündung des Lichtbogens vom Bewegkontakt auf die Löschspule, das heißt vor dem Schließen des Stromkreises über den Bewegkontakt und den Festkontakt, verhindert, so dass die Lichtbogenlöscheinrichtung bei einer Einschaltung auf einen Kurzschluss nicht durch den dabei wirksamen hohen Strom zerstört werden kann. When switching on the switch-disconnector with the above-described design of the arc quenching device 7 and a pre-ignition of the arc from the moving contact to the quenching coil, that is, before the closing of the circuit via the moving contact and the fixed contact, prevented, so that the arc quenching device when switched to a short circuit can not be destroyed by the effective high current.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Lasttrennschalter1 switch disconnector
2 Festkontakt ( SammelSchienenkontakt)2 fixed contact (collective rail contact)
3 Schaltwelle3 switching shaft
4 Bewegkontakt (Schaltmesser)4 moving contact (switch blade)
5 Erdungskontakt5 earthing contact
6 Stützer6 supporters
7 Lichtbogenlöscheinrichtung7 arc quenching device
8 Löschspule8 quenching coil
9 Wicklung9 winding
10 Wicklungsträger10 winding carriers
11 Umlaufender Steg v. 1011 Circumferential web v. 10
12 Abdeckplatte v. 1012 cover plate v. 10
13 Unterer Schenkel v. 1013 Lower leg v. 10
14 Laufring14 race
14a innerer hochgezogener Rand14a inner raised edge
14b äußerer hochgezogener Rand14b outer raised edge
15 inneres Ende v. 915 inner end v. 9
16 Flachstecker16 flat connectors
17 äußeres Ende v. 917 outer end v. 9
18 Kontaktelernent18 contact persons
19 Befestigungslasche v. 2019 fastening strap v. 20
20 Außenmantel20 outer jacket
21 Ringbund v. 2021 ring collar v. 20
22 Innenmantel22 inner jacket
23 Ringbund v. 2223 ring collar v. 22
24 Rastelemente24 locking elements
25 Lichtbogenlauffläche25 arc running surface
26 GasZirkulationsöffnung26 gas circulation opening
27 Ringspalt 27 annular gap

Claims

Patentansprüche claims
1. Lasttrennschalter für gasisolierte Schaltanlagen mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung (7), die eine von einem Wicklungs- träger (10) und einer Wicklung (9) gebildete, an einem Festkontakt (2) angeordnete Löschspule (8) mit einer elektrisch leitfähigen Lichtbogenlauffläche (25) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die eisenlos ausgeführte Löschspule (8) an der dem Lichtbo- genfußpunkt am Festkontakt (2) zugewandten Seite mit einem kreisförmigen, hochgezogene Ränder aufweisenden Laufring (14) abgedeckt ist und über den Wicklungsträger (10) sowie einen Innen- und einen Außenmantel (20, 22) aus nicht leitendem Material nach außen abgeschirmt ist, wobei die Wicklung (9) mit einem Ende an den Laufring (14) und mit dem anderen Ende an den Festkontakt (2) angeschlossen ist.1. Switch-disconnector for gas-insulated switchgear with an arc-quenching device (7), which comprises an extinguishing coil (8), which is formed by a winding carrier (10) and a winding (9) and is arranged on a fixed contact (2), having an electrically conductive arc running surface (25). , characterized in that the ironless extinguishing coil (8) is covered on the side facing the arc root on the fixed contact (2) with a circular, raised edges having race (14) and on the winding support (10) and an inner and an outer sheath (20, 22) of non-conductive material is shielded to the outside, wherein the winding (9) is connected at one end to the raceway (14) and at the other end to the fixed contact (2).
2. Lastrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (20) und der Innenmantel (22), der eine in der Lichtbogenlöscheinrichtung (7) gebildete Gaszirkulationsöffnung (26) begrenzt, jeweils einen von deren unterem Rand nach innen abgekröpften, unter Freilassen eines Ringspaltes (27) im Abstand voneinander endenden Ringbund (21, 23) auf- weisen, wobei der Laufring (14) mit der Löschspule (8) mittig über dem Ringspalt (27) auf den beiden Ringbunden (21, 23) abgestützt ist und der Ringspalt (27) eine ringförmige Lichtbogenlauffläche (25) begrenzt und die Wicklung (9) direkt oberhalb des Ringspaltes (27) oder der Lichtbogenlauffläche (25) verläuft.2. Lastrennschalter according to claim 1, characterized in that the outer jacket (20) and the inner casing (22) defining a in the arc quenching device (7) formed gas circulation opening (26), each one of the lower edge inwardly cranked, leaving it free an annular gap (27) spaced from each other end annular collar (21, 23) have, wherein the race (14) with the quenching coil (8) centrally above the annular gap (27) on the two annular collars (21, 23) is supported and the annular gap (27) defines an annular arc running surface (25) and the winding (9) extends directly above the annular gap (27) or the arc running surface (25).
3. Lasttrennschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufring (14) ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweist, auf dessen Steg die Löschspule (8) ruht und dessen umlaufende hochgezogene Ränder (14a, 14b) sich an dem Innenmantel (22) und dem Außenmantel (20) abstützen. 3. Switch-disconnector according to claim 1 or 2, characterized in that the race (14) has a U-shaped cross-sectional profile, on the web of the quenching coil (8) rests and its peripheral raised edges (14 a, 14 b) on the inner shell (22 ) and the outer jacket (20).
4. Lasttrennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Wicklungsträger (10) einen umlaufenden, einseitig abgekröpften unteren Schenkel (13), der sich auf dem Laufring (14) abstützt, und eine umlaufende, sich zum Innen- und zum Außenmantel (20, 22) erstreckende Abdeckplatte (12) aufweist, so dass bis auf die kreisringförmige Lichtbogenlauffläche (25) die spannungsführenden Teile der Lichtbogenlöscheinrichtung (7) nach außen abgedeckt sind.4. Switch-disconnector according to claim 3, characterized in that the annular winding support (10) has a circumferential, one-sided bent lower leg (13), which is supported on the race (14), and a circumferential, to the inner and outer sheath ( 20, 22) extending cover plate (12), so that except for the annular arc running surface (25), the live parts of the arc quenching device (7) are covered to the outside.
5. Lasttrennschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschspule (8) mittels am Innen- und Außenmantel (20, 22) vorgesehenen Rastelementen (24), die über die Abdeckplatte (12) greifen, fixiert ist.5. Switch-disconnector according to claim 4, characterized in that the extinguishing coil (8) by means of the inner and outer sheath (20, 22) provided latching elements (24) which engage over the cover plate (12) is fixed.
6. Lasttrennschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende (17) der Wicklung (9) über ein Kontaktelement (18) an einer von zwei am Außenmantel (20) angeformten, am6. Switch-disconnector according to one of the preceding claims, characterized in that the one end (17) of the winding (9) via a contact element (18) on one of two on the outer casing (20) integrally formed on
Festkontakt (2) befestigten Befestigungslaschen (19) gehalten ist und so mit dem Festkontakt (2) des Lasttrennschalters galvanisch verbunden ist, während das andere Ende (15) der Wicklung (9) über eine Schweißverbindung oder einen Flachste- cker (16) an den Laufring (14) angeschlossen ist.Fixed contact (2) fastened mounting tabs (19) is held and is thus galvanically connected to the fixed contact (2) of the circuit breaker, while the other end (15) of the winding (9) via a welded joint or a Flachste- cker (16) to the Raceway (14) is connected.
7. Lasttrennschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (18) eine Kontaktfeder, ein Ringkabelschuh oder eine an die Wicklung (9) angeformte Öse ist.7. Switch-disconnector according to claim 6, characterized in that the contact element (18) is a contact spring, a ring cable lug or to the winding (9) integrally formed eyelet.
8. Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (9) aus ein- bis mehrlagig gewickeltem Kupfer- lackdraht ausgeführt ist.8. Switch-disconnector according to claim 1, characterized in that the winding (9) is made of one or more layers wound copper enameled wire.
9. Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufring (14) aus einem elektrisch leitfähigen Metall besteht.9. Switch-disconnector according to claim 1, characterized in that the race (14) consists of an electrically conductive metal.
10. Lasttrennschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufring (14) aus Messing, Kupfer, Aluminium oder Bronze besteht .10. switch disconnector according to claim 9, characterized in that the raceway (14) made of brass, copper, aluminum or bronze.
11. Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenlauffläche (25) in einem Winkel zwischen vorzugsweise 90 und 120° bezogen auf die senkrechte Längsachse des Festkontaktes (2) angeordnet ist. 11. Switch-disconnector according to claim 1, characterized in that the arc running surface (25) at an angle between preferably 90 and 120 ° relative to the vertical longitudinal axis of the fixed contact (2) is arranged.
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