EP2524386A1 - Schaltkammer für einen leistungsschalter sowie leistungsschalter mit schaltkammer - Google Patents

Schaltkammer für einen leistungsschalter sowie leistungsschalter mit schaltkammer

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EP2524386A1
EP2524386A1 EP11700122A EP11700122A EP2524386A1 EP 2524386 A1 EP2524386 A1 EP 2524386A1 EP 11700122 A EP11700122 A EP 11700122A EP 11700122 A EP11700122 A EP 11700122A EP 2524386 A1 EP2524386 A1 EP 2524386A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching
switching chamber
insulating
sections
gap
Prior art date
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Granted
Application number
EP11700122A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2524386B1 (de
Inventor
Günter KAULFUSS
Volker Lehmann
Karl Mascher
Peter Milewski
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.)
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 EP2524386A1 publication Critical patent/EP2524386A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2524386B1 publication Critical patent/EP2524386B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/24—Means for preventing discharge to non-current-carrying parts, e.g. using corona ring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices

Definitions

  • the invention relates to a switching chamber for a circuit breaker having a first and a second valve body, which lie relative to a longitudinal axis of the switching chamber each end of an electrically insulating Isolierab- section of the switching chamber; as well as a circuit breaker with a switching chamber.
  • a switching chamber is known for example from the patent DE 103 45 657 B4.
  • a switching chamber for a circuit breaker is described, which has an electrically insulating insulating section between two valve bodies arranged at the end.
  • the insulating section is tubular, wherein pipe walls of the insulating body are penetrated by penetrating recesses.
  • the insulating least has to ⁇ two shell-shaped part portions which are curved concavely respectively to the longitudinal axis and body edges of the sections so spaced to each other, that in the insulating body at least one gap between the sub-sections formed according to the invention is.
  • a subdivision of the Isolierabiteses in several cups ⁇ shaped sections makes it possible to form a gap between the sections themselves, so that is not necessary in the individual sub-section itself, a contribution of a fürbru ⁇ ches to form a recess.
  • Surfaces of the shell-shaped sections, which face the longitudinal ⁇ axis, are shaped like a groove and extend substantially in the direction of the longitudinal axis.
  • the channel is open in the direction of the longitudinal axis, so that a concave curvature of the sections is provided on its side facing the longitudinal axis.
  • the concave ge ⁇ bulged area is free of overlappings, so that the interaction of the plurality of sections around the longitudinal axis, an inner receiving space of the switching chamber is limited.
  • the insulating portions are preferably provided with a cross-section ⁇ , saying ent ⁇ a circular ring segment. The segment covers an angle range of a maximum of 180 °.
  • Such a fluid may be playing an electrically insulating liquid or an electrically insulating gas at ⁇ which the switching chamber and flows through subsequent areas.
  • a gap is always formed from ⁇ .
  • subsections arranged adjacently to one another abut against one another and thus no effective gap is formed, but a closed surface with an impact, whereas at ei ⁇ ner another point between two immediately adjacent subsections a gap is formed.
  • a further advantageous embodiment can provide that convex outer shell surfaces of the subsections define a rotationally symmetrical envelope contour ⁇ between the valve bodies.
  • a convex outer surface area allows the Isolierab ⁇ cut to impart a rounded outer contour, wherein Before ⁇ cracks are avoided. Due to the convex outer lateral surfaces, it is possible to ensure an approximately rotationally symmetrical envelope contour of the insulating section, so that an outwardly acting envelope contour is provided in the manner of a cylinder jacket. Deviating from such a rotationally symmetrical structure can edge regions, in particular the areas of the body edges, between which a gap is formed, rounded or flattened, so that flow-favorable conditions for the passage of a fluid at the gap gebil ⁇ det are.
  • the cross section of the sections is limited by a ring sector with approximately constant wall by various curved inner andclassman- tel Kunststoffe.
  • a curvature of inner and outer sheath area can also take place around different axes, so that the wall can have different wall thicknesses.
  • cross sections in sickle shape with decreasing body edges wall thicknesses or with the body edges increasing wall thicknesses possible.
  • the inner and outer circumferential surfaces of the sections are aligned coaxially with each other.
  • a coaxial alignment with respect to the longitudinal axis should be sought. This makes it possible for the structure of a pipe to be simulated with an approximately constant wall thickness by means of a plurality of subsections, wherein the pipe structure of at least one gap is broken between body edges of the subsections.
  • a further advantageous embodiment can provide that the subsections are arranged symmetrically distributed about the longitudinal axis ⁇ .
  • a symmetrical distribution of the sections about the longitudinal axis can be achieved that a multi ⁇ number of columns uniformly distributed in the circumferential direction of the Isolierabiteses.
  • a good flow or aeration of the interior of the switching chamber can be supported.
  • the number of gaps corresponds to the number of subsections.
  • a single basic shape can advantageously be used to form the sections of an insulating section of a switching chamber. As a result, the cost of tools and storage costs to keep the sections are reduced.
  • the configuration of a plurality of gaps, which are distributed in the circumferential direction of the insulating section, is identical in each case.
  • a further advantageous embodiment may provide that a gap extends between the first and the second fitting body and is limited by these end.
  • the gap can be limited by body edges of the sections. If it is now provided that the gap also extends from one fitting body to the other fitting body, the length of the gap is over the entire length
  • the gap is limited exclusively by body edges of the subsections, ie, due to Ausges ⁇ taltung and profiling of the body edges recesses are formed within the Isolierabiteses, bounded by abutting abutting subsections and of these is completely enclosed.
  • the shells each have at least two sections of different curvature radii.
  • Sections of the sections may be equipped with different radii of curvature.
  • an inner circumferential surface and an outer surface, which extend in the radial direction one behind the other have different radii of curvature, so that the wall thickness of the sections in this area and the different curvatures is not constant.
  • the sections are arranged distributed with different radii of curvature along the longitudinal axis, so that a Hüllkontur arises, wel ⁇ che has different radial dimensions.
  • the Iso ⁇ lierabites has a radially enlarged section centrally.
  • a central bulging of the insulating section increases the receiving space in the interior of the switching chamber. Thereby, it is possible to provide the inner portion of the switching chamber with an increased volume, so that the insulating medium located within the switching chamber can be stored sufficiently.
  • the insulating medium can flow or also flow out via the gap, so that the switching chamber can always be traversed by a fresh, uncontaminated insulating medium.
  • a further advantageous embodiment can provide that at least one end side of the sections are encompassed by a common ring electrode of a valve.
  • An embodiment of a faucet with a ring electrode allows to arrange a tri- pelddling in Schirmungs Scheme the ring electrode, meet at which electrically insulating material of the sections, electrically conductive material of a valve body and an electrically insulating fluid ⁇ Me dium. Due to the shielding effect of
  • Electrode the shielding field is field-free, so that a are partial discharges in triple largely vermie ⁇ is.
  • An advantageous embodiment may provide that similar ring electrodes are arranged on both valves, wherein the ring electrodes project beyond the maximum radial extent of the electrically insulating insulating section.
  • a bulge in the central section of the electrically insulating insulating section is only extended to the extent that the ring electrodes completely cover the insulating section in the radial direction. In a projection in the direction of the longitudinal axis, the ring electrodes completely overshadow the insulating section. This ensures that the ring electrodes in addition to a dielectric effect and a mechanical
  • subsections are cast bodies, in particular Isolierharzguss- body.
  • the subsections can be produced by a single casting process.
  • Simple casting molds can be used which are free of undercuts or are similar, so that an easy release or molding of the castings is possible.
  • easily molded body are given because the body edges have no undercuts on a full circle in cross section.
  • Insulating resin is suitable in a special way, since this resin is insensitive to thermal influences and has a good insulation resistance.
  • insulating resins are mechanically resilient and have a favorable aging behavior.
  • the insulating resin can be provided with reinforcements, for example in the form of glass fibers.
  • a further advantageous embodiment may provide that the gap extends substantially parallel to the longitudinal axis.
  • a parallel course to the longitudinal axis can, for example, take place such that the gap extends on a straight line which is aligned parallel to the longitudinal axis.
  • this column should be sämtlichst paral lel ⁇ one another and aligned parallel to the longitudinal axis.
  • several gaps are aligned parallel to each other, but are skewed to the longitudinal axis.
  • the gap profile is arranged arbitrarily within the envelope contour of the part ⁇ sections. For example, a gap may also be formed in a spiral, curved, etc. between the sections.
  • Another object of the invention is to provide a power ⁇ switch which makes use of the above-described switching chamber.
  • the object is achieved according to the invention characterized in that the circuit breaker has a switching chamber, which has features according to one of claims 1 to 10, and a switching path with relatively ⁇ be wegbaren switch contact pieces, wherein a limited by the switching contact pieces switching path of the insulating ⁇ section of the switching chamber is surrounded.
  • Switch contact pieces of a circuit breaker are used to ⁇ education of an electrical current path or a separation of an electrical current path.
  • the Wegkon ⁇ tact pieces are generally movable relative to each other.
  • a stationary state ie a high insulation resistance by a fluid Isoliermedi ⁇ is made.
  • discharge phenomena may occur, which can lead to contamination of the fluid insulating medium. Therefore, it is necessary that a sufficient volume of insulating medium is provided in the interior of the switching chamber, which can be exchanged or swirled at a sufficient speed, at least during a switching operation.
  • Suitable insulating materials are insulating fluids such as oils and insulating gases such as sulfur hexafluoride.
  • the fitting body of the switching chamber can be configured as electrically conductive elements, which are also in the switched-off state of the circuit breaker, ie, the switching path is electrically insulating, under defenceli ⁇ Chen voltage potentials are applied.
  • This potential difference ⁇ is to separate from each other by the electrically insulating section of the switching chamber.
  • the electrically insulating portion has on the one hand the task of a Po ⁇ tentialtrennung, on the other hand, the electrically insulating insulation section also serves a mechanical positioning of the valve body relative to each other.
  • the two valve bodies and the electrically insulating section form a rigid-angle composite.
  • a gap is arranged relative to a vertical below the switching path.
  • Switching chamber are led out. Outside the switching chamber so-called particle traps can be arranged, in which the abrasion, etc. is collected within a field-free space.
  • a removal of interfering particles from the switching chamber is advantageous in order not to adversely affect the insulation resistance of the electrically insulating insulating section.
  • the interior of the elekt ⁇ risch insulating section is free of undercuts, which would promote a deposition of abrasion or Abbrand arean or other particles inside the switching chamber. Burning, abrasion or other unwanted particles can fall out of the switching chamber with gravity support. Ge ⁇ if necessary during a switching operation generated mechanical ⁇ -specific shocks and vibrations can additionally support this falling out.
  • an afterflow of insulating fluid is made possible by means of an arrangement of a gap below the switching path.
  • the optionally contaminated insulating medium from the switching ⁇ chamber can be discharged.
  • a thermal effect is given, which drives a heated insulating medium up through the gap located above the switching path. A subsequent flow of non-contaminated insulating medium outside the switching chamber into the interior of the switching chamber is thus additionally supported.
  • Figure 1 is a perspective view of a switching chamber in
  • Figure 2 shows a longitudinal section through the known from the figure 1 switching chamber in the assembled state
  • FIG. 1 shows a switching chamber which has a first fitting body 1 and a second fitting body 2.
  • the two valve body 1.2 are constructed similar and designed as such rotationally symmetrical.
  • the rotation ⁇ axes of the valve bodies 1,2 are coaxial with each other angeord- net and define a longitudinal axis 3 of the switching chamber.
  • the first fitting body 1 has a pipe socket 4.
  • the pipe socket 4 is designed as a hollow cylinder and has a substantially constant wall thickness.
  • a sheet flange 5 adjoins the pipe socket 4.
  • a plurality of penetrating recesses are arranged.
  • a ring electrode 7 On the outer circumference of the web 6, a ring electrode 7 is placed.
  • the ring electrode 7 has on its outer periphery a toroidal rounded structure.
  • the ring electrode 7 covers the web 6 both in the radial direction and with respect to the axis of rotation of the first valve body 1 on both sides in the axial direction.
  • a plurality of recesses are provided, via which 6 further components can be fastened to the web.
  • the web 6 together with the spaced web 6 recesses located in the screen area of the ring electrode 7.
  • the first valve body 1 is preferably made of a elekt ⁇ driven conductive material, such as aluminum or Kup ⁇ fer, wherein the first valve body 1 is preferably a cast body which would optionally subsequently edit spa Nend, for example to introduce recesses or mold lines to remove.
  • the first fitting body 1 and the second fitting body 2 are constructed identically and offset in the opposite direction on the longitudinal axis 3 offset angeord ⁇ net, so that the two ring electrodes 7 of the first fitting body 1 and second fitting body 2 facing each other and the ends of first fitting body 1 and second fitting body 2 with the respective leaf flanges 5 away from each other.
  • the switching chamber has an electrically insulating insulating section 8.
  • the insulating section 8 comprises a first shell- Part 9a and a second shell-shaped portion 9b on.
  • the two dish-shaped portions 9a, 9b are identical parts, which have been ge ⁇ cast by a casting method.
  • the two sections 9a, 9b Giesharz Archives.
  • the two sections 9a, 9b are each designed shell-shaped, wherein the sections 9a, 9b are aligned substantially coaxially to the longitudinal axis 3 and have a nearly constant wall thickness, so that the two sections 9a, 9b define a rotationally symmetrical envelope contour of the insulating section 8 ,
  • the envelope ⁇ contour is aligned coaxially to the longitudinal axis 3.
  • the sections 9a, 9b are provided with a nikringsektorför- shaped cross section, wherein the sector angle is less than 180 °, so that between the opposite body edges of the sections 9a, 9b, a first gap 10a and a second gap 10b are formed.
  • the two gaps 10a, 10b lie on diametrically opposite sides in the envelope contour.
  • the gaps 10 a, 10 b have a linear course, which is aligned parallel to the direction of the longitudinal axis 3.
  • the gaps 10a, 10b pass through the entire insulating section 8, wherein the gap widths are approximately constant.
  • internal thread 11 In the end faces of the shell-shaped sections 9a, 9b, which may alternatively be referred to as channel-shaped, internal thread 11 are introduced.
  • the position of the internal thread 11 corresponds to the introduced in the webs 6 of the fitting body 1, 2 recesses, so that a screw can be pushed through a recess 6 of a web, wherein over threads of the screws, which dig into the internal threads 11, an angularly rigid composite between the sections 9a, 9b and the valve bodies 1, 2 can take place.
  • By screwing the fitting body 1, 2 with the sections 9a, 9b of the insulating section 8 is an angular given rigid compound of the switching chamber.
  • the threads 11 may be introduced into dowels, which are embedded in the end sections in the sections 9a, 9b. Both the screws with screw head and screw bolt and the dowels are dimensioned such that they are located in the shield area of the respective ring electrode 7 (see Fig. 2).
  • the shell-shaped partial sections 9a, 9b are designed such that a section is formed centrally, which has a greater radius of curvature than the sections of the partial sections 9a, 9b located at the end. As a result, a centrally radially enlarged space is formed on the switching chamber, which can serve to receive switching contact pieces of a circuit breaker.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the switching chamber known from FIG. 1 in the assembled state.
  • the sectional plane corresponds to the sectional plane I-I shown in FIG.
  • screws 12 are exemplified, which are screwed ⁇ in dowels 13 in the sections 9a, 9b ⁇ and thus form a rigid connection between the armature bodies 1, 2 and the insulating section 8.
  • the inner diameter of the ring electrodes 7 is dimensioned such that in the state of the rigid connections of the sections 9a, 9b with the valve bodies 1, 2 between the outer surface of the sections 9a, 9b, which are encompassed by the ring electrodes 7, and an inner circumferential surface of the ring electrode 7 an annular gap remains, which is filled with a fluid insulating medium.
  • the triple point between the insulating material of the end sides of the sections 9a, 9b and the metallic material of the fitting bodies 1, 2 and the insulating medium is arranged in a dielectrically shielded shield area of the ring electrodes 7.
  • the ring electrodes 7 are widened in the radial direction such that the outer surfaces of the ring electrodes 7 define the point of the switching chamber radially farthest from the longitudinal axis 3.
  • the centric radially expanded portion of the Isolierab- section 8 is protected by the ring electrodes 7.
  • the gap 10a as well as the gap 10b extend linearly through the entire insulating section 8, so that the gaps 10a, 10b in the circumferential direction are bounded by body edges of the subsections 9a, 9b, whereas in the axial direction a limitation of the gaps 10a, 10b the fitting body 1, 2 takes place.
  • the gaps 10a, 10b have a linear course in the direction of the longitudinal axis 3 and are provided with a constant width. Shape and position of the column 10a, 10b is determined by the mutually facing body edges of the respective adjacent sections 9a, 9b of the insulating section 8.
  • FIG. 3 shows the longitudinal section of a switching chamber known from FIG. 2, wherein the switching chamber has been supplemented by switching contact pieces of a circuit breaker.
  • the ARMA ⁇ turintelligence 1, 2 are part of a current path which can be interrupted or may be prepared by ei ⁇ NEN circuit breaker.
  • Of the first fitting body 1 is connectable to a first electrical line z.
  • the second fitting body 2 is connectable to a second electrical line z.
  • a first switching contact piece 14 and a second switching contact piece 15 are arranged in the interior of the switching chamber.
  • the two arcing contact pieces rush into the nominal current contact pieces during a switch-on process, whereas in the event of a disconnection operation, the two rated current contact pieces are first opened and subsequently the two arcing contact pieces are separated from one another.
  • the two switching contact pieces 14, 15 are movable along the longitudinal axis 3 relative to each other. It can be provided that only one of the switching contact pieces 14, 15 or both of the switching contact pieces 14, 15 are movable.
  • the arcing contact piece of the first Heidelberg.stü ⁇ ckes 14 is tubular and designed at its the second switching contact piece 15 facing end as a bush-shaped contact element with elastically deformable contact fingers.
  • the arcing contact piece of the second switching contact piece 15 is bolt-shaped usuallystal ⁇ tet, which is correspondingly inserted into the socket of the arc ⁇ contact piece of the first switching contact piece 14.
  • the rated current contact pieces always carry the same electrical potential as each of the same Wegkon ⁇ contact piece 14, 15 located arcing contact pieces.
  • the rated current contact pieces surround the LichtbogenAuthstü ⁇ blocks each radially, that rated current contact piece of the f ⁇ th switching contact piece is provided with a cylindrical outer lateral surface 14 on which elastically deformable
  • a switching path 16 is formed between the two switching contact pieces 14, 15, a switching path 16 is formed.
  • the switching path 16 is spanned by the sections 9a, 9b of the insulating section 8 in the radial direction.
  • the gap 10b is below the switching path ⁇ arranged 16, that, in the installed state is the sectional plane of figure 3 in a horizontal so that a vertical plane of the drawing of Figure 3 perpendicular he ⁇ out stands.
  • the second gap 10a is thus above the
  • Switching path 16 arranged relative to the vertical.
  • the switching path 16 is of an insulating material 17 vice ⁇ ben surrounding the arc pieces and is itself surrounded by the rated current contact pieces, at least in the on state.
  • a switching gas intermediate storage lumen 18 is located within the rated current contact piece of the first switching contact piece 14 .
  • the switching chamber shown in FIG. 3 is typically arranged inside an encapsulating housing of a circuit breaker.
  • the encapsulating housing encloses the switching chamber and forms a hermetically sealed space.
  • This hermetically sealed space is filled with a fluid Isolierme ⁇ dium, such as an insulating oil or an insulating gas.
  • a pressure increase inside the hermetically sealed NEN space desired to increase the insulation strength of the gasför ⁇ shaped insulating fluid in addition.
  • Switching contact piece 15 in the direction of the longitudinal axis 3 with opposite sense of direction away from each other. First, the rated current contact pieces of first switching contact piece 14 and second switching contact piece 15, while the two arcing contact pieces are still engaged with each other. An electric current driven via the current path commutates on the arcing contact pieces. Subsequently, the two arcing contact pieces of ers ⁇ tem switching contact piece 14 and second switching contact piece 15 separate.
  • the arcing contact piece of the second switching contact piece 15 damps the insulating material nozzle 17.
  • an arc occurs due to the potential difference between the two switching contact pieces.
  • the arc heats insulating fluid within the switching chamber and generates
  • Switching gas Due to the damming of the insulating material 17, these switching gases can deduct in the direction of the tubular alreadystal ⁇ ended first switching contact piece 14. Furthermore, a withdrawal of switching gas via the switching gas channel 19 in the switching gas buffer volume 18 is possible. Due to the thermal energy and the dimensioning of intermediate switching gas storage volume 18 and switching gas channel 19, a flow of switching gas takes place in the switching gas intermediate storage volume 18. Due to continuous flow of switching gas there is an increase in pressure in the switching gas buffer storage volume 18. Due to the arc and the dammed insulating material 17 is a backflow of

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  • Circuit Breakers (AREA)
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  • Breakers (AREA)

Abstract

Eine Schaltkammer für einen Leistungsschalter weist einen ersten und einen zweiten Armaturkörper (1, 2) auf. Die Armaturkörper (1, 2) sind jeweils endseitig an einem elektrisch isolierenden Isolierabschnitt (8) der Schaltkammer angeordnet. Der Isolierabschnitt (8) weist zumindest zwei schalenförmige Teilabschnitte (9a, 9b) auf. Die Teilabschnitte (9a, 9b) sind konkav gekrümmt, wobei zwischen Körperkanten der Teilabschnitte (9a, 9b) ein Spalt (10a, 10b) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Schaltkammer für einen Leistungsschalter sowie Leistungsschalter mit Schaltkammer
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltkammer für einen Leistungsschalter mit einem ersten und einem zweiten Armaturkörper, welche bezogen auf eine Längsachse der Schaltkammer jeweils endseitig an einem elektrisch isolierenden Isolierab- schnitt der Schaltkammer anliegen; sowie auf einen Leistungsschalter mit einer Schaltkammer.
Eine Schaltkammer ist beispielsweise aus der Patentschrift DE 103 45 657 B4 bekannt. Dort ist eine Schaltkammer für einen Leistungsschalter beschrieben, welche zwischen zwei endseitig angeordneten Armaturkörpern einen elektrisch isolierenden Isolierabschnitt aufweist. Der Isolierabschnitt ist dabei rohrförmig ausgebildet, wobei Rohrwandungen des Isolierkörpers von durchgreifenden Ausnehmungen durchsetzt sind.
Die Fertigung einer derartigen Schaltkammer ist insbesondere hinsichtlich der Herstellung des Isolierabschnittes vergleichsweise aufwendig. Aufgrund der rohrförmigen Struktur gestaltet sich die Handhabung im Fertigungsprozess als schwierig. Eine Positionierung und Festlegung der Lage der Ausnehmungen an dem Isolierabschnitt ist aufwendig.
Weiterhin ist nach einmaliger Einbringung der Ausnehmungen in den bekannten Isolierabschnitt die Struktur des Isolierab- Schnittes festgelegt. Variationen der Ausnehmungen hinsicht¬ lich Lage, Form usw. lassen sich nach erfolgter Einbringung nur in begrenztem Umfang vornehmen. Insbesondere bei einer großen Anzahl an Varianten von Isolierabschnitten mit voneinander abweichenden Ausnehmungen ist eine große Anzahl von Isolierabschnitten vorzuhalten, die dann bedarfsweise mit Armaturkörpern verbunden werden.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung eine Schaltkammer an- zugeben, welche eine kostengünstigere Fertigung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Schaltkammer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Isolierabschnitt zu¬ mindest zwei schalenförmige Teilabschnitte aufweist, welche jeweils zur Längsachse konkav gekrümmt sind und Körperkanten der Teilabschnitte derart beabstandet zueinander sind, dass im Isolierkörper zumindest ein Spalt zwischen den Teilabschnitten ausgebildet ist. Eine Unterteilung des Isolierabschnittes in mehrere schalen¬ förmige Teilabschnitte ermöglicht es, einen Spalt zwischen den Teilabschnitten selbst auszubilden, so dass in den einzelnen Teilabschnitt selbst eine Einbringung eines Durchbru¬ ches zur Ausbildung einer Ausnehmung nicht erforderlich ist. Flächen der schalenförmigen Teilabschnitte, welche der Längs¬ achse zugewandt sind, sind nach Art einer Rinne geformt und verlaufen im Wesentlichen in Richtung der Längsachse. Dabei ist die Rinne in Richtung der Längsachse geöffnet, so dass eine konkave Krümmung der Teilabschnitte auf ihrer der Längs- achse zugewandten Seite gegeben ist. Dabei ist der konkav ge¬ wölbte Bereich frei von Überdeckungen, so dass im Zusammenwirken der mehreren Teilabschnitte um die Längsachse herum ein innerer Aufnahmeraum der Schaltkammer begrenzt ist. Die Isolierabschnitte sind dabei vorzugsweise mit einem Quer¬ schnitt ausgestattet, welcher einem Kreisringsegment ent¬ spricht. Das Segment überstreift dabei einen Winkelbereich von maximal 180°. Durch den Einsatz von zumindest zwei Teilabschnitten die beispielsweise nach Art von Halbschalen ausgestaltet sind, kann so ein Isolierabschnitt gebildet werden, welcher zum einen durch die Teilabschnitte begrenzt ist, zum anderen zwischen Körperkanten der Teilabschnitte zumindest einen Spalt zur
Verfügung stellt, durch welchen beispielsweise eine Strömung eines Fluides ermöglicht ist. Ein derartiges Fluid kann bei¬ spielsweise eine elektrisch isolierende Flüssigkeit oder ein elektrisch isolierendes Gas sein, welches die Schaltkammer und sich anschließende Bereiche durchströmt.
Es kann vorgesehen sein, dass zwischen einander zugewandten Körperkanten benachbarter Teilabschnitte stets ein Spalt aus¬ gebildet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass be- nachbart zueinander angeordnete Teilabschnitte auf Stoß anei- nanderliegen und so kein wirksamer Spalt sondern eine geschlossene Fläche mit Stoß ausgebildet ist, wohingegen an ei¬ ner anderen Stelle zwischen zwei unmittelbar benachbarten Teilabschnitten ein Spalt ausgebildet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass konvexe Außenmantelflächen der Teilabschnitte eine rotations¬ symmetrische Hüllkontur zwischen den Armaturkörpern festlegen .
Eine konvexe Außenmantelfläche gestattet, dem Isolierab¬ schnitt eine gerundete Außenkontur zu verleihen, wobei Vor¬ sprünge vermieden sind. Durch die konvexen Außenmantelflächen ist es möglich, eine annähernd rotationssymmetrische Hüllkon- tur des Isolierabschnittes zu gewährleisten, so dass eine nach außen wirkende Hüllkontur nach Art eines Zylindermantels gegeben ist. Abweichend von einer derartig rotationssymmetrischen Struktur können Randbereiche, insbesondere die Bereiche der Körperkanten, zwischen welchen ein Spalt ausgebildet ist, abgerundet oder abgeflacht sein, so dass strömungsgünstige Verhältnisse zum Durchtritt eines Fluides an dem Spalt gebil¬ det sind. Weiterhin ist es möglich, dass der Querschnitt der Teilabschnitte von einem Ringsektor mit annähernd konstanter Wandung durch verschiedenartig gekrümmte Innen- und Außenman- telbereiche begrenzt ist. Eine Krümmung von Innen- und Außen- mantelbereich kann auch um verschiedene Achsen herum erfolgen, so dass die Wandung verschiedene Wandstärken aufweisen kann. So sind beispielsweise Querschnitte in Sichelform mit zu Körperkanten abnehmenden Wandstärken oder mit zu den Körperkanten zunehmenden Wandstärken ermöglicht. Jedoch kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass Innen- und Außenmantelflächen der Teilabschnitte koaxial zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere sollte eine koaxiale Ausrichtung bezüglich der Längsachse angestrebt werden. Dadurch ist es möglich, dass durch mehrere Teilabschnitte die Struktur eines Rohres mit annähernd konstanter Wandstärke nachgebildet wird, wobei zwischen Körperkanten der Teilabschnitte die Rohrstruktur von zumindest einem Spalt durchbrochen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Teilabschnitte um die Längsachse symmetrisch verteilt an¬ geordnet sind . Durch ein symmetrisches Verteilen der Teilabschnitte um die Längsachse herum kann erreicht werden, dass sich eine Mehr¬ zahl von Spalten gleichmäßig in Umfangsrichtung des Isolierabschnittes verteilen. Dadurch kann ein gutes Durchströmen beziehungsweise Belüften des Innern der Schaltkammer unter- stützt werden.
Vorteilhaft kann beispielsweise sein, Halbschalen zu nutzen, welche beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei an dia- metral gegenüberliegenden Seiten des Isolierabschnittes die Spalte parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein dass, die Anzahl der Spalte der Anzahl der Teilabschnitte entspricht.
Durch eine Änderung der Anzahl der Teilabschnitte und einer entsprechenden Anordnung ist es möglich in einfacher Weise die Anzahl der Spalte zu variieren. Weiter kann beispielswei- se vorgesehen sein, dass durch einen entsprechenden Verlauf der Körperkanten, welche die Spalte begrenzen, verschiedene Profilierungen im Verlauf der Spalte erzeugt werden. Vorteil¬ hafterweise sollte dabei an einem Spalt ein annähernd paral¬ leler Verlauf der Körperkanten der zueinander benachbarten Teilabschnitte erfolgen, so dass ein sich gleichmäßig erstre¬ ckender Spalt konstanter Breite begrenzt ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Körperkanten benachbarten Teilabschnitten abweichend voneinander gestaltet sind, so dass der Verlauf des begrenzten Spaltes verschiedene Breiten und/oder Verläufe aufweisen kann. Korrespondiert die Anzahl der Spalte und die Anzahl der Teilabschnitte, ist es weiterhin in einfa¬ cher Weise möglich, eine Vielzahl von Gleichteilen zur Ausgestaltung des Isolierabschnittes einzusetzen. Eine einzige Grundform kann vorteilhafterweise Verwendung finden, um die Teilabschnitte eines Isolierabschnittes einer Schaltkammer auszubilden. Dadurch werden der Aufwand an Werkzeugen und die Lagerhaltungskosten zur Vorhaltung der Teilabschnitte reduziert. Die Ausgestaltung mehrerer Spalte, welche sich in Um- fangsrichtung des Isolierabschnittes verteilen, ist jeweils gleichartig.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass ein Spalt sich zwischen dem ersten und dem zweiten Armaturkörper erstreckt und von diesen endseitig begrenzt ist. Zum einen kann der Spalt durch Körperkanten der Teilabschnitte begrenzt werden. Ist es nunmehr vorgesehen, dass der Spalt auch von einem Armaturkörper zu dem anderen Armaturkörper verläuft, ist die Länge des Spaltes über die gesamte
wirksame Länge des Isolierabschnittes festgelegt. Dadurch kann die Schaltkammer in einem großen Bereich längs der
Längsachse von Spalten durchsetzt sein und eine Beströmung und Umströmung der Schaltkammer ist in einfacher Weise ermög- licht. Weiterhin ist durch einen Verlauf des Spaltes von Ar¬ maturkörper zu Armaturkörper eine Ausbildung von Unstetig- keitsstellen vermieden, da der Spalt auf der gesamten Länge von einer ausreichenden Menge eines Isoliermediums durchsetzt werden kann. Bei einem Aneinanderstoßen von elektrisch iso- lierenden Teilabschnitten ist es vorteilhaft, die Stoßfuge entsprechend zu bearbeiten, um ein Entstehen von Unstetig- keitsstellen an der Stoßfuge zu vermeiden und eine möglichst geschlossene Oberfläche zu erzeugen. Es kann auch vorgesehen sein, dass abweichend zu einer derartigen Ausgestaltung der Spalt ausschließlich von Körperkanten der Teilabschnitte begrenzt ist, d. h., aufgrund der Ausges¬ taltung und Profilierung der Körperkanten sind innerhalb des Isolierabschnittes Ausnehmungen gebildet, welche von aneinan- derstoßenden Teilabschnitten begrenzt und von diesen vollständig umschlossen ist.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Schalen jeweils zumindest zwei Abschnitte unterschiedlicher Krüm- mungsradien aufweisen.
Abschnitte der Teilabschnitte können mit unterschiedlichen Krümmungsradien ausgestattet sein. So kann zum einen vorgesehen sein, dass eine Innenmantelfläche und eine Außenmantel- fläche, welche sich in radialer Richtung hintereinander liegend erstrecken, unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen, so dass die Wandstärke der Teilabschnitte in diesem Bereich und der unterschiedlichen Krümmungen nicht konstant ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Abschnitte mit unterschiedlichen Krümmungsradien entlang der Längsachse verteilt angeordnet sind, so dass eine Hüllkontur entsteht, wel¬ che unterschiedliche radiale Ausdehnungen aufweist. Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass der Iso¬ lierabschnitt zentrisch einen radial erweiterten Abschnitt aufweist .
Eine zentrische Ausbauchung des Isolierabschnittes vergrößert den Aufnahmeraum im Innern der Schaltkammer. Dadurch ist es möglich, den inneren Bereich der Schaltkammer mit einem vergrößerten Volumen zu versehen, so dass das innerhalb der Schaltkammer befindliche Isoliermedium in ausreichendem Maße vorgehalten werden kann. Über die Spalte kann das Isolierme- dium einströmen bzw. auch ausströmen, so dass die Schaltkammer stets von einem frischen nicht kontaminierten Isoliermedium durchströmt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest jeweils eine Endseite der Teilabschnitte von einer gemeinsamen Ringelektrode einer Armatur umgriffen sind.
Eine Ausgestaltung einer Armatur mit einer Ringelektrode ermöglicht, im Schirmungsbereich der Ringelektrode einen Tri- pelpunkt anzuordnen, an welchem elektrisch isolierendes Material der Teilabschnitte, elektrisch leitendes Material eines Armaturkörpers sowie ein elektrisch isolierendes fluides Me¬ dium aufeinandertreffen. Aufgrund der Schirmwirkung der
Elektrode ist der Schirmungsberich feldfrei, so dass ein Ent- stehen von Teilentladungen im Tripelpunkt weitgehend vermie¬ den ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei vorsehen, dass an beiden Armaturen gleichartige Ringelektroden angeordnet sind, wobei die Ringelektroden die maximale radiale Ausdehnung des elektrisch isolierenden Isolierabschnittes überragen. Eine Ausbauchung im zentrischen Abschnitt des elektrisch isolierenden Isolierabschnittes ist in radialer Richtung nur soweit ausgedehnt, dass die Ringelektroden den Isolierabschnitt vollständig überdecken. In einer Projektion in Richtung der Längsachse überschatten die Ringelektroden den Isolierabschnitt vollständig. Damit ist gewährleistet, dass die Ringelektroden zusätzlich zu einer dielektrischen Wirkung auch einen mechanischen
Schutz des Isoliermaterials der Teilabschnitte gewährleisten. Im montierten Zustand der Schaltkammer, d. h., die beiden Armaturkörper sind endseitig an dem elektrisch isolierenden Ab- schnitt angesetzt, erfolgt ein Aufsetzen der Schaltkammer auf einer ebenen Fläche auf äußeren Mantelfläche der Ringelektro¬ den des jeweiligen Armaturkörpers.
Somit ist auch in einfacher Weise eine Verpackung und ein Transport einer Schaltkammer möglich.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Teilabschnitte Gusskörper, insbesondere Isolierharzguss- körper sind.
Da eine Ausnehmung stets zwischen zwei benachbarten Teilabschnitten angeordnet ist, sind die Teilabschnitte durch ein¬ fache Gießverfahren herstellbar. Es können einfache Gussformen verwendet werden, welche frei von Hinterschneidungen oder ähnlichem sind, so dass ein leichtes Lösen bzw. Ausformen der Gussteile möglich ist. Insbesondere bei einer Auswahl der Sektorgröße der Querschnitte der Teilabschnitte von <180°, sind leicht zu formende Körper gegeben, da die Körperkanten im Querschnitt keine Hinterschneidungen auf einem Vollkreis aufweisen .
Isolierharz eignet sich dabei in besonderer Weise, da dieses Harz gegenüber thermischen Einflüssen unempfindlich ist und eine gute Isolationsfestigkeit aufweist. Darüber hinaus sind Isolierharze mechanisch belastbar und weisen ein günstiges Alterungsverhalten auf. Zu einer zusätzlichen Erhöhung der mechanischen Festigkeit kann das Isolierharz mit Armierungen ausgestattet werden, beispielsweise in Form von Glasfasern.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Spalt im Wesentlichen parallel zur Längsachse verläuft.
Ein paralleler Verlauf zur Längsachse kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Spalt auf einer Geraden verläuft, die parallel zur Längsachse ausgerichtet ist. Bei einem Vor¬ sehen mehrerer Spalte sollten diese Spalte sämtlichst paral¬ lel zueinander und parallel zur Längsachse ausgerichtet sein. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Spalte zwar parallel zueinander ausgerichtet sind, jedoch windschief zur Längsachse liegen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Spaltverlauf beliebig innerhalb der Hüllkontur der Teil¬ abschnitte angeordnet ist. Beispielsweise kann ein Spalt auch spiralförmig, gekrümmt usw. zwischen den Teilabschnitten aus- geformt sein.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leistungs¬ schalter anzugeben, welcher von vorstehend beschriebener Schaltkammer Gebrauch macht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Leistungsschalter eine Schaltkammer aufweist, welche Merkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, sowie eine Schaltstrecke mit relativ zueinander be¬ wegbaren Schaltkontaktstücken aufweist, wobei eine durch die Schaltkontaktstücke begrenzte Schaltstrecke von dem Isolier¬ abschnitt der Schaltkammer umgeben ist.
Schaltkontaktstücke eines Leistungsschalters dienen der Aus¬ bildung eines elektrischen Strompfades bzw. einer Trennung eines elektrischen Strompfades. Dazu sind die Schaltkon¬ taktstücke im Regelfall relativ zueinander bewegbar. Insbesondere bei einem Unterbrechen eines Strompfades ist es von Vorteil, wenn in der Schaltstrecke zwischen den Schaltkontaktstücken möglichst rasch ein stationärer Zustand, d. h. eine hohe Isolationsfestigkeit durch ein fluides Isoliermedi¬ um hergestellt wird. Bei einem Schaltvorgang können jedoch Entladungserscheinungen auftreten, die zu einer Kontamination des fluiden Isoliermediums führen können. Daher ist es nötig, dass im Innern der Schaltkammer ein ausreichendes Volumen an Isoliermedium zur Verfügung gestellt wird, welches zumindest während eines Schaltvorganges auch in ausreichendem Maße in ausreichender Geschwindigkeit ausgetauscht bzw. verwirbelt werden kann. Über die Spalte innerhalb der Schaltkammer ist es möglich, kontaminiertes Isoliermedium aus dem Innern der Schaltkammer herauszuleiten und frisches Isoliermedium nachströmen zu lassen. Als Isoliermedien eignen sich Isolierflüssigkeiten wie Öle sowie Isoliergase wie Schwefelhexafluorid .
Dadurch ist ein Rückzünden eines mit der Unterbrechung eines Strompfades gegebenenfalls zu unterbrechendes Stromes in Form eines Lichtbogens erschwert.
Im Regelfall können die Armaturkörper der Schaltkammer als elektrisch leitende Elemente ausgestaltet werden, die auch im ausgeschalteten Zustand des Leistungsschalters, d. h., die Schaltstrecke wirkt elektrisch isolierend, mit unterschiedli¬ chen Spannungspotentialen beaufschlagt sind. Diese Potential¬ differenz ist mittels des elektrisch isolierenden Abschnittes der Schaltkammer voneinander zu trennen. Dabei hat der elektrisch isolierende Abschnitt zum einen die Aufgabe einer Po¬ tentialtrennung, zum anderen dient der elektrisch isolierende Isolierabschnitt auch einer mechanischen Positionierung der Armaturkörper relativ zueinander. Die beiden Armaturkörper und der elektrisch isolierenden Abschnitt bilden einen winkelstarren Verbund aus.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Spalt bezogen auf eine Vertikale unterhalb der Schaltstrecke ange- ordnet ist.
Durch eine Anordnung eines Spaltes unterhalb der Schaltstre¬ cke können in der Schaltstrecke entstehende Abriebe von Kon¬ taktmaterial, Teilchen usw. in einfacher Weise aus der
Schaltkammer herausgeführt werden. Außerhalb der Schaltkammer können so genannte Teilchenfallen angeordnet sein, in welchen der Abrieb usw. innerhalb eines feldfreien Raumes gesammelt wird. Eine Entfernung von störenden Teilchen aus der Schaltkammer ist vorteilhaft, um die Isolationsfestigkeit des elektrisch isolierenden Isolierabschnittes nicht nachteilig zu beeinflussen. Eine Ablagerung von Abrieb, Abbrandstoffen o. ä. auf der Oberfläche des elektrisch isolierenden Isolierabschnittes würde eine Ausbildung eines Kriechstrompfades zwischen den Armaturkörpern erleichtern. Aufgrund der Krüm- mung der Teilabschnitte und einem Überstreichen eines Kreis¬ sektorwinkels von keiner 180°, ist der Innenraum des elekt¬ risch isolierenden Abschnittes frei von Hinterschneidungen, welche ein Ablagern von Abrieb- oder Abbrandprodukten oder anderen Teilchen im Innern der Schaltkammer befördern würde. Abbrand, Abrieb oder andere unerwünschte Teilchen können schwerkraftunterstützt aus der Schaltkammer herausfallen. Ge¬ gebenenfalls während eines Schaltvorganges erzeugte mechani¬ sche Stöße und Schwingungen können dieses Herausfallen zusätzlich unterstützten.
Neben einem Herausrieseln von Abrieb, Abbrand oder anderen unerwünschten Teilchen aus dem Innern der Schaltkammer ist über eine Anordnung eines Spaltes unterhalb der Schaltstrecke ein Nachströmen von Isolierfluid ermöglicht. Insbesondere bei einem korrespondierenden Anordnen eines weiteren diametral gegenüberliegenden Spaltes oberhalb der Schaltstrecke ist das gegebenenfalls kontaminierte Isoliermedium aus der Schalt¬ kammer abführbar. Insbesondere bei einem in der Schaltstrecke brennenden Lichtbogen ist eine thermische Einwirkung gegeben, welche ein erhitztes Isoliermedium nach oben durch den oberhalb der Schaltstrecke befindlichen Spalt treibt. Ein Nach¬ strömen von nichtkontaminiertem außerhalb der Schaltkammer befindlichem Isoliermedium in das Innere der Schaltkammer wird so zusätzlich unterstützt. Damit kann zum einen über den untenliegenden Spalt ein Herausleiten von Teilchen aus der Schaltkammer erfolgen, zum anderen kann über den unteren Spalt ein Hereinströmen von nichtkontaminiertem im Regelfall kühlem Isoliermedium in das Innere der Schalkammer bewirkt werden. Dort kann dieses nachströmende Isoliermedium erhitzt und kontaminiert werden, beispielsweise durch Einwirkung ei¬ nes Lichtbogens und dann auch über eine gegebenenfalls ober¬ halb der Schaltstrecke befindlichen Spalt abströmen. Natürlich können auch weitere Spalte sowohl einem Ein- als auch einem Ausströmen von Isolierfluid dienen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt die
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Schaltkammer in
Explosionsdarstellung, die
Figur 2 einen Längsschnitt durch die aus der Figur 1 bekannte Schaltkammer in zusammengebautem Zustand und die
Figur 3 eine Ergänzung des aus der Figur 2 bekannten Längsschnittes um Schaltkontaktstücke und weitere Bau¬ teile eines Leistungsschalters. Die Figur 1 zeigt eine Schaltkammer, welche einen ersten Armaturkörper 1 sowie einen zweiten Armaturkörper 2 aufweist. Die beiden Armaturkörper 1,2 sind gleichartig aufgebaut und als solche rotationssymmetrisch ausgestaltet. Die Rotations¬ achsen der Armaturkörper 1,2 sind koaxial zueinander angeord- net und definieren eine Längsachse 3 der Schaltkammer. Im
Folgenden soll anhand des ersten Armaturkörpers 1 beispiel¬ haft die Konstruktion der Armaturkörper 1, 2 beschrieben werden. Der erste Armaturkörper 1 weist einen Rohrstutzen 4 auf. Der Rohrstutzen 4 ist hohlzylindrisch ausgestaltet und weist eine im Wesentlichen konstante Wandstärke auf. An seinem von dem zweiten Armaturkörper 2 abgewandten Ende schließt sich an den Rohrstutzen 4 ein Blattflansch 5 an. In dem Blattflansch 5 sind mehrere durchgreifende Ausnehmungen angeordnet. Mit¬ tels des Blattflansches 5 ist der erste Armaturkörper 1 mit weiteren Bauteilen eines Leistungsschalters verbindbar, so dass über den Blattflansch 5 die Schaltkammer positioniert werden kann. An seinem dem zweiten Armaturkörper 2 zugewandten Ende ist der Rohrstutzen 4 mit einem umlaufenden Steg 6 versehen. Der umlaufende Steg 6 begrenzt den Rohrstutzen 4. Auf den äußeren Umfang des Steges 6 ist eine Ringelektrode 7 aufgesetzt. Die Ringelektrode 7 weist an ihrem äußeren Umfang eine toroidartig abgerundete Struktur auf. Die Ringelektrode 7 überdeckt dabei den Steg 6 sowohl in radialer Richtung als auch bezüglich der Rotationsachse des ersten Armaturkörpers 1 beidseitig in axialer Richtung. In dem Steg 6 sind mehrere Ausnehmungen vorgesehen, über welche an dem Steg 6 weitere Bauelemente befestigbar sind. Der Steg 6 nebst den im Steg 6 angeordneten Ausnehmungen liegt im Schirmbereich der Ring- elektrode 7. So ist es möglich, innerhalb des Schirmbereichs der Ringelektrode 7 beispielsweise Schrauben in die Ausneh¬ mung des Steges 6 einzubringen, wobei die Schraubenköpfe so¬ wie die Schraubenbolzen von der Ringelektrode 7 geschirmt sind .
Der erste Armaturkörper 1 ist vorzugsweise aus einem elekt¬ risch leitenden Material, beispielsweise Aluminium oder Kup¬ fer gefertigt, wobei der erste Armaturkörper 1 vorzugsweise ein Gusskörper ist, welcher gegebenenfalls nachträglich spa- nend zu bearbeiten wäre, um beispielsweise Ausnehmungen einzubringen bzw. Gussgrate zu entfernen.
Der erste Armaturkörper 1 sowie der zweite Armaturkörper 2 sind gleichartig aufgebaut und mit entgegen gesetztem Rich- tungssinn auf der Längsachse 3 versetzt zueinander angeord¬ net, so dass die beiden Ringelektroden 7 von erstem Armaturkörper 1 und zweitem Armaturkörper 2 einander zugewandt sind und die Enden von erstem Armaturkörper 1 und zweitem Armaturkörper 2 mit den jeweiligen Blattflanschen 5 voneinander fortweisen.
Neben den beiden Armaturkörpern 1, 2 weist die Schaltkammer einen elektrisch isolierenden Isolierabschnitt 8 auf. Vorlie¬ gend weist der Isolierabschnitt 8 einen ersten schalenförmi- gen Teilabschnitt 9a sowie einen zweiten schalenförmigen Teilabschnitt 9b auf. Die beiden schalenförmigen Teilabschnitte 9a, 9b sind Gleichteile, die mittels eines Gussverfahrens ge¬ gossen wurden. Vorzugsweise sind die beiden Teilabschnitte 9a, 9b Giesharzkörper . Die beiden Teilabschnitte 9a, 9b sind jeweils schalenförmig ausgestaltet, wobei die Teilabschnitte 9a, 9b im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse 3 ausgerichtet sind und eine nahezu konstante Wandstärke aufweisen, so dass die beiden Teilabschnitte 9a, 9b eine rotationssymmetri- sehe Hüllkontur des Isolierabschnittes 8 begrenzen. Die Hüll¬ kontur ist koaxial zur Längsachse 3 ausgerichtet. Stirnseitig sind die Teilabschnitte 9a, 9b mit einem kreisringsektorför- migen Querschnitt versehen, wobei der Sektorwinkel kleiner 180° ist, so dass zwischen den einander gegenüberliegenden Körperkanten der Teilabschnitte 9a, 9b ein erster Spalt 10a sowie ein zweiter Spalt 10b gebildet sind. Bezüglich der Längsachse 3 liegen die beiden Spalte 10a, 10b an diametral gegenüberliegenden Seiten in der Hüllkontur. Die Spalte 10a, 10b weisen einen linearen Verlauf auf, welcher parallel zur Richtung der Längsachse 3 ausgerichtet ist. Die Spalten 10a, 10b durchziehen den gesamten Isolierabschnitt 8, wobei die Spaltbreiten annähernd konstant sind.
In den Stirnseiten der schalenförmigen Teilabschnitte 9a, 9b, die alternativ auch als rinnenförmig bezeichnet sein können, sind Innengewinde 11 eingebracht. Die Lage der Innengewinde 11 korrespondiert zu den in den Stegen 6 der Armaturkörper 1, 2 eingebrachten Ausnehmungen, so dass eine Schraube durch eine Ausnehmung eines Steges 6 hindurchsteckbar ist, wobei über Gewindegänge der Schrauben, welche sich in den Innengewinden 11 verkrallen, ein winkelstarrer Verbund zwischen den Teilabschnitten 9a, 9b und den Armaturkörpern 1, 2 erfolgen kann. Durch eine Verschraubung der Armaturkörper 1, 2 mit den Teilabschnitten 9a, 9b des Isolierabschnittes 8 ist ein winkel- starrer Verbund der Schaltkammer gegeben. Zur Erhöhung der Stabilität können die Gewinde 11 in Dübeln eingebracht sein, welche stirnseitig in den Teilabschnitten 9a, 9b eingelassen sind. Sowohl die Schrauben mit Schraubenkopf und Schrauben- bolzen als auch die Dübel sind derartig dimensioniert, dass diese im Schirmbereich der jeweiligen Ringelektrode 7 befindlich sind (vgl. Fig. 2) .
Die schalenförmigen Teilabschnitte 9a, 9b sind derart ausges- taltet, dass zentrisch ein Abschnitt gebildet ist, welcher einen größeren Krümmungsradius aufweist, als die endseitig befindlichen Abschnitte der Teilabschnitte 9a, 9b. Dadurch ist an der Schaltkammer ein zentrisch radial erweiterter Raum gebildet, welcher der Aufnahme von Schaltkontaktstücken eines Leistungsschalters dienen kann.
In der Figur 2 ist ein Längsschnitt durch die aus der Figur 1 bekannte Schaltkammer im zusammengesetzten Zustand dargestellt. Die Schnittebene entspricht dabei der in der Figur 1 gezeigten Schnittebene I-I.
In der Figur 2 sind beispielhaft Schrauben 12 dargestellt, welche in Dübel 13 in den Teilabschnitten 9a, 9b einge¬ schraubt sind und so einen winkelstarren Verbund zwischen den Armaturkörpern 1, 2 und dem Isolierabschnitt 8 ausbilden. Der Innendurchmesser der Ringelektroden 7 ist dabei derart bemessen, dass im Zustand der winkelstarren Verbindungen der Teilabschnitte 9a, 9b mit den Armaturkörpern 1, 2 zwischen der äußeren Mantelfläche der Teilabschnitte 9a, 9b, welche von den Ringelektroden 7 umgriffen sind, und einer Innenmantelfläche der Ringelektrode 7 ein Ringspalt verbleibt, welcher mit einem fluiden Isoliermedium befüllbar ist. Dadurch ist der Tripelpunkt zwischen dem Isolierwerkstoff der Endseiten der Teilabschnitte 9a, 9b und dem metallischen Werkstoff der Armaturkörper 1, 2 sowie dem Isoliermedium in einem dielektrisch geschirmten Schirmbereich der Ringelektro- den 7 angeordnet. Die Ringelektroden 7 sind in radialer Richtung derart erweitert, dass die äußeren Flächen der Ringelektroden 7 den von der Längsachse 3 radial am weitesten beabstandeten Punkt der Schaltkammer definieren. Dadurch ist der zentrische radial erweiterte Abschnitt des Isolierab- Schnittes 8 durch die Ringelektroden 7 geschützt.
Der Spalt 10a ebenso wie der Spalt 10b erstrecken sich linear durch den gesamten Isolierabschnitt 8, so dass die Spalte 10a, 10b in Umfangsrichtung durch Körperkanten der Teilab- schnitte 9a, 9b begrenzt sind, wohingegen in axialer Richtung eine Begrenzung der Spalte 10a, 10b durch die Armaturkörper 1, 2 erfolgt. Die Spalte 10a, 10b weisen in Richtung der Längsachse 3 einen linearen Verlauf auf und sind mit einer konstanten Breite versehen. Form und Lage der Spalte 10a, 10b wird durch die einander zugewandten Körperkanten der jeweils benachbarten Teilabschnitte 9a, 9b des Isolierabschnittes 8 festgelegt. Die Körperkanten, welche die Spalte 10a, 10b be¬ grenzen, sind vorliegend abgerundet, so dass Vorsprünge und Ecken vermieden sind, welche unter Einwirkung von hohen elektrischen Spannungen zum Entstehen von Teilentladungen führen könnten. Der radial erweiterte zentrische Abschnitt des Isolierabschnittes 8 ist vorgesehen, um in seinem Innern Schaltkontaktstücke eines Leistungsschalters aufzunehmen. Die Figur 3 zeigt den aus der Figur 2 bekannten Längsschnitt einer Schaltkammer, wobei die Schaltkammer um Schaltkontaktstücke eines Leistungsschalters ergänzt wurde. Die Arma¬ turkörper 1, 2 sind Teil eines Strompfades, welcher durch ei¬ nen Leistungsschalter unterbrechbar bzw. herstellbar ist. Der erste Armaturkörper 1 ist mit einer ersten elektrischen Leitung z verbindbar . Der zweite Armaturkörper 2 ist mit einer zweiten elektrischen Leitung z verbindbar . Im Innern der Schaltkammer sind ein erstes Schaltkontaktstück 14 sowie ein zweites Schaltkontaktstück 15 angeordnet. Die bei den Schalt¬ kontaktstücke 14, 15 weisen jeweils ein Lichtbogenkontakt¬ stück sowie ein Nennstromkontaktstück auf. Die beiden Lichtbogenkontaktstücke eilen bei einem Einschaltvorgang den Nenn- stromkontaktstücken vor, wohingegen bei einem Ausschaltvor- gang die beiden Nennstromkontaktstücke zunächst öffnen und darauf folgend die beiden Lichtbogenkontaktstücke voneinander getrennt werden. Die beiden Schaltkontaktstücke 14, 15 sind längs der Längsachse 3 relativ zueinander bewegbar. Dabei kann vorgesehen sein, dass nur eines der Schaltkontaktstücke 14, 15 oder beide der Schaltkontaktstücke 14, 15 bewegbar sind. Das Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktstü¬ ckes 14 ist rohrförmig ausgestaltet und an seinem dem zweiten Schaltkontaktstück 15 zugewandten Ende als buchsenförmiges Kontaktelement mit elastisch verformbaren Kontaktfingern aus- gestaltet. Auf der Gegenseite ist das Lichtbogenkontaktstück des zweiten Schaltkontaktstückes 15 bolzenförmig ausgestal¬ tet, welches korrespondierend in die Buchse des Lichtbogen¬ kontaktstückes des ersten Schaltkontaktstückes 14 einsteckbar ist. Die Nennstromkontaktstücke führen stets das gleiche elektrische Potential wie die jeweils am selben Schaltkon¬ taktstück 14, 15 befindlichen Lichtbogenkontaktstücke. Dabei umgeben die Nennstromkontaktstücke die Lichtbogenkontaktstü¬ cke jeweils radial, wobei dass Nennstromkontaktstück des ers¬ ten Schaltkontaktstückes 14 mit einer zylinderförmigen Außen- mantelfläche versehen ist, auf welche elastisch verformbare
Kontaktfinger des Nennstromkontaktstückes des zweiten Schalt¬ kontaktstückes 15 auffahrbar sind. In Richtung des jeweils anderen Schaltkontaktstückes 14, 15 überragen die Lichtbogenkontaktstücke die jeweils das gleiche Potential führenden Nennstromkontaktstücke, so dass in einfacher Weise ein Vorei¬ len der Lichtbogenkontaktstücke gegenüber den Nennstromkontaktstücken bei einem Einschaltvorgang und ein Nacheilen der Lichtbogenkontaktstücke gegenüber den Nennstromkontaktstücken bei einem Ausschaltvorgang gegeben ist.
Zwischen den beiden Schaltkontaktstücken 14, 15 ist eine Schaltstrecke 16 gebildet. Die Schaltstrecke 16 ist von den Teilabschnitten 9a, 9b des Isolierabschnittes 8 in radialer Richtung überspannt. Der Spalt 10b ist unterhalb der Schalt¬ strecke 16 angeordnet, d. h., im eingebauten Zustand liegt die Schnittebene der Figur 3 in einer Horizontalen, so dass eine Vertikale aus der Zeichenebene der Figur 3 senkrecht he¬ raussteht. Der zweite Spalt 10a ist somit oberhalb der
Schaltstrecke 16 bezogen auf die Vertikale angeordnet.
Die Schaltstrecke 16 ist von einer Isolierstoffdüse 17 umge¬ ben, welche die Lichtbogenstücke umgibt und selbst von den Nennstromkontaktstücken zumindest im eingeschalteten Zustand umgeben ist. Innerhalb des Nennstromkontaktstückes des ersten Schaltkontaktstückes 14 ist ein Schaltgaszwischenspeichervo- lumen 18 befindlich. Über einen Schaltgaskanal 19 ist eine Verbindung des Schaltgaszwischenspeichervolumens 18 zu einer Engstelle der Isolierstoffdüse 17 gegeben.
Die in der Figur 3 gezeigte Schaltkammer ist typischerweise innerhalb eines Kapselungsgehäuses eines Leistungsschalters angeordnet. Das Kapselungsgehäuse umschließt die Schaltkammer und bildet einen hermetisch abgeschlossenen Raum. Dieser her- metisch abgeschlossene Raum ist mit einem fluiden Isolierme¬ dium, beispielsweise einem Isolieröl oder einem Isoliergas befüllt. Insbesondere bei der Verwendung eines Isoliergases ist eine Druckerhöhung im Innern des hermetisch abgeschlosse- nen Raumes erwünscht, um die Isolationsfestigkeit des gasför¬ migen Isolierfluids zusätzlich zu erhöhen.
Im Folgenden soll ein Ausschaltvorgang eines Leistungsschal- ters prinzipiell beschrieben werden. Im eingeschalteten Zustand stehen die Lichtbogenkontaktstücke und die Nennstrom- kontaktstücke von erstem und zweitem Schaltkontaktstück 14, 15 miteinander in galvanischer Verbindung. Über Gleitkontaktanordnungen 20, 21 ist eine elektrisch leitende Verbindung von den beiden Schaltkontaktstücken 14, 15 zu den beiden Armaturkörpern 1, 2 und damit zu den an den Armaturkörpern 1, 2 angeschlossenen Leitungen 'τ, z gegeben. Die Schaltkontaktstücke 14, 15 werden nunmehr zur Erzeugung einer elektrisch isolierenden Trennstelle voneinander fortbewegt. Dabei werden sowohl das erste Schaltkontaktstück 14 als auch das zweite
Schaltkontaktstück 15 in Richtung der Längsachse 3 mit entgegengesetztem Richtungssinn voneinander fortbewegt. Zunächst trennen sich die Nennstromkontaktstücke von erstem Schaltkontaktstück 14 und zweitem Schaltkontaktstück 15, während die beiden Lichtbogenkontaktstücke noch miteinander im Eingriff stehen. Ein über den Strompfad getriebener elektrischer Strom kommutiert auf die Lichtbogenkontaktstücke. Darauf folgend trennen sich auch die beiden Lichtbogenkontaktstücke von ers¬ tem Schaltkontaktstück 14 und zweitem Schaltkontaktstück 15.
Das Lichtbogenkontaktstück des zweiten Schaltkontaktstückes 15 verdämmt die Isolierstoffdüse 17. Im Regelfall kommt es bei einem Ausschaltvorgang zur Ausbildung eines Lichtbogens aufgrund der zwischen den beiden Schaltkontaktstücken beste- henden Potentialdifferenz. Der Lichtbogen erhitzt innerhalb der Schaltkammer befindliches Isolierfluid und erzeugt
Schaltgas. Aufgrund des Verdämmens der Isolierstoffdüse 17 können diese Schaltgase in Richtung des rohrförmig ausgestal¬ teten ersten Schaltkontaktstückes 14 abziehen. Weiterhin ist ein Abziehen von Schaltgas über den Schaltgaskanal 19 in das Schaltgaszwischenspeichervolumen 18 möglich. Aufgrund der thermischen Energie und der Dimensionierung von Schaltgaszwischenspeichervolumen 18 und Schaltgaskanal 19 erfolgt eine Strömung von Schaltgas in das Schaltgaszwischen- speichervolumen 18 hinein. Durch kontinuierliches Nachströmen von Schaltgas kommt es zu einer Druckerhöhung im Schaltgas- zwischenspeichervolumen 18. Aufgrund des Lichtbogens und der verdämmten Isolierstoffdüse 17 ist ein Rückströmen von
Schaltgas aus dem Schaltgaszwischenspeichervolumen 18 über den Schaltgaskanal 19 behindert. Erst nach einem weiteren Vo¬ ranschreiten der Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Schaltkontaktstück 14, 15 wird die Isolierstoffdüse 17 von dem Lichtbogenkontaktstück des zweiten Schaltkontaktstückes 15 freigegeben. Nunmehr kann im Schaltgaszwischenspeichervo- lumen 18 zwischengespeichertes Schaltgas aufgrund der Druck¬ erhöhung über den Schaltgaskanal 19 in die Isolierstoffdüse 17 hineinströmen. Ein dort gegebenenfalls noch brennender Lichtbogen wird beblasen und damit gekühlt. Weiterhin wird die Schaltstrecke 16 durch eine derartige Beblasung von kon¬ taminiertem Schaltgas befreit. Weiterhin können im Zuge einer Bewegung aufgrund der Strömungsverhältnisse innerhalb der Schaltstrecke auftretende Abrieb- oder Abbrandrestprodukte ausgeblasen werden.
Über die Spalte 10a, 10b ist ein Einströmen bzw. Ausströmen von frischem Isoliermedium bzw. heißem kontaminiertem Isoliermedium/Schaltgas ermöglicht. Weiterhin kann über den un- teren Spalt 10b ein Herausfallen von Abrieb- oder Abbrandpro- dukten aus der Schaltkammer erfolgen. Aufgrund der sich einstellenden thermischen Verhältnisse kann über die Spalte 10a, 10b, getrieben durch Temperaturdifferenzen, ein Einströmen von kühlem Isoliergas von unten und ein Abströmen von heißem Schaltgas über den oberen Spalt 10a erfolgen. Nach einem Erreichen der Ausschaltendpositionen von erstem und zweitem Schaltkontaktstück 14, 15 ist zwischen diesen Schaltkontaktstücken 14, 15 eine Potentialtrennung gegeben, d. h., in der Schaltkammer des Leistungsschalters erfolgte eine Unter¬ brechung eines Strompfades sowie die Unterbrechung eines ge¬ gebenenfalls durch den Strompfad fließenden Stromes.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltkammer für einen Leistungsschalter mit einem ersten und einem zweiten Armaturkörper (1, 2), welche bezogen auf eine Längsachse (3) der Schaltkammer jeweils endseitig an ei¬ nem elektrisch isolierenden Isolierabschnitt (8) der Schaltkammer anliegen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Isolierabschnitt (8) zumindest zwei schalenförmige Teil- abschnitte (9a, 9b) aufweist, welche jeweils zur Längsachse (3) konkav gekrümmt sind und Körperkanten der Teilabschnitte (9a, 9b) derart beabstandet zueinander sind, dass im Isolier¬ abschnitt (8) zumindest ein Spalt (10a, 10b) zwischen den Teilabschnitten (9a, 9b) ausgebildet ist.
2. Schaltkammer nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
konvexe Außenmantelflächen der Teilabschnitte (9a, 9b) eine rotationssymmetrische Hüllkontur zwischen den Armaturkörpern (1, 2) festlegen.
3. Schaltkammer nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Teilabschnitte (9a, 9b) um die Längsachse (3) symmetrisch verteilt angeordnet sind.
4. Schaltkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Anzahl der Spalte (10a, 10b) der Anzahl der Teilabschnit- te (9a, 9b) entspricht.
5. Schaltkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Spalt (10a, 10b) sich zwischen dem ersten und dem zweiten Armaturkörper (1, 2) erstreckt und von diesen endseitig begrenzt ist.
6. Schaltkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Teilabschnitte (9a, 9b) jeweils zumindest zwei Abschnitte unterschiedlicher Krümmungsradien aufweisen.
7. Schaltkammer nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Isolierabschnitt (8) zentrisch einen radial erweiterten
Abschnitt aufweist.
8. Schaltkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
zumindest jeweils eine Endseite der Teilabschnitte (9a, 9b) von einer gemeinsamen Ringelektrode (7) einer Armatur (1, 2) umgriffen sind.
9. Schaltkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Teilabschnitte (9a, 9b) Gusskörper, insbesondere Isolier- harzgusskörper sind.
10. Schaltkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Spalt (10a, 10b) im Wesentlichen parallel zur Längsachse (3) verläuft.
11. Leistungsschalter aufweisend eine Schaltkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10 sowie eine Schaltstrecke (16) mit re¬ lativ zueinander bewegbaren Schaltkontaktstücken (14, 15), wobei eine durch die Schaltkontaktstücke (14, 15) begrenzte Schaltstrecke (16) von dem Isolierabschnitt (8) der Schalt¬ kammer umgeben ist.
12. Leistungsschalter nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
ein Spalt (10a, 10b) bezogen auf eine Vertikale unterhalb der Schaltstrecke (16) angeordnet ist.
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