EP2569795B1

EP2569795B1 - Pressurised-gas electric circuit breaker

Info

Publication number: EP2569795B1
Application number: EP11720067.5A
Authority: EP
Inventors: Radu-Marian Cernat
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2031-05-03
Also published as: RU2562963C2; DE102010020979A1; CN102985990B; RU2012153565A; WO2011141321A1; CN102985990A; US20130056444A1; MX2012013125A; EP2569795A1; US9029726B2; BR112012028863A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgas-Leistungsschalter mit einer zwischen einem ersten Kontaktstück und einem zweiten Kontaktstück angeordneten Lichtbogenzone, welche über einen Speisekanal mit einem Heißgasspeichervolumen verbunden ist und das Heißgasspeichervolumen seinerseits mit einem volumenveränderlichen Kompressionsvolumen über einen Überströmkanal verbunden ist, sowie mit einer zumindest eine Abströmöffnung aufweisenden, das Kompressionsvolumen begrenzenden Wandung.The invention relates to a compressed gas circuit breaker with a arranged between a first contact piece and a second contact piece arc zone, which is connected via a feed channel with a hot gas storage volume and the hot gas storage volume in turn is connected to a volume variable compression volume via an overflow, and with at least one Outflow opening, the compression volume limiting wall.

Ein derartiger Druckgas-Leistungsschalter ist beispielsweise in der Gebrauchsmusterschrift DE 200 15 563 U1 beschrieben. Der dortige Druckgas-Leistungsschalter weist ein erstes sowie ein zweites Kontaktstück auf, zwischen welchen sich eine Lichtbogenzone erstreckt. Innerhalb der Lichtbogenzone ist die Führung eines Lichtbogens vorgesehen. Die Lichtbogenzone ihrerseits ist über einen Speisekanal mit einem Heißgasspeichervolumen verbunden, wobei sich an das Heißgasspeichervolumen ein volumenveränderliches Kompressionsvolumen anschließt. Heißgasspeichervolumen und Kompressionsvolumen sind über einen Überströmkanal miteinander verbunden. Weiterhin ist in einer das Kompressionsvolumen begrenzenden Wandung eine Abströmöffnung angeordnet.Such a compressed gas circuit breaker is for example in the utility model DE 200 15 563 U1 described. The local compressed gas circuit breaker has a first and a second contact piece, between which extends an arc zone. Within the arc zone, the guidance of an arc is provided. The arc zone in turn is connected via a feed channel with a hot gas storage volume, wherein the hot gas storage volume is followed by a volume variable compression volume. Hot gas storage volume and compression volume are interconnected via an overflow channel. Furthermore, a discharge opening is arranged in a wall bounding the compression volume.

Das Heißgasspeichervolumen ist vorgesehen, um während eines Schaltvorganges generiertes Heißgas aufzunehmen. In Abhängigkeit des Schaltvorganges kann diese Gasmenge variieren. Dabei kann es vorkommen, dass in das Heißgasspeichervolumen derart viel Heißgas eingetragen wird, dass sich der Druck im Innern des Heißgasspeichervolumens stark erhöht. Die im Kompressionsvolumen vorgesehene Abströmöffnung ist mit einem Überdruckventil verschlossen. Bei Erreichen eines bestimmten Druckes im Kompressionsvolumen wird die Abströmöffnung freigegeben.The hot gas storage volume is provided to receive hot gas generated during a shift. Depending on the switching process, this amount of gas may vary. It may happen that as much hot gas is introduced into the hot gas storage volume that the pressure in the interior of the hot gas storage volume increases greatly. The in the compression volume provided outflow opening is closed by a pressure relief valve. Upon reaching a certain pressure in the compression volume, the discharge opening is released.

Das an der Abströmöffnung angeordnete Überdruckventil wird mechanisch aber auch thermisch belastet, wodurch ein Verschleiß an dem Überdruckventil auftreten kann. Infolgedessen müssen regelmäßig Revisionen an der Abströmöffnung vorgenommen werden und das dort befindliche Überdruckventil gewartet oder ersetzt werden.The arranged at the outlet pressure relief valve is mechanically but also thermally loaded, which can cause wear on the pressure relief valve. As a result, regular revisions must be made to the discharge opening and the pressure relief valve located there to be serviced or replaced.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung einen Druckgas-Leistungsschalter anzugeben, welcher eine Reduzierung des Wartungsaufwandes ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a compressed gas circuit breaker, which allows a reduction of the maintenance effort.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Druckgas-Leistungsschalter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Abströmöffnung zumindest im kontaktierten Zustand der Kontaktstücke dauerhaft geöffnet ist.According to the invention the object is achieved in a compressed gas circuit breaker of the type mentioned above in that the outflow opening is permanently open at least in the contacted state of the contacts.

Druckgas-Leistungsschalter sind elektrische Schaltgeräte, welche der Unterbrechung von Strömen dienen. Ein Leistungsschalter ist in der Lage, sowohl Nennströme als auch Fehlerströme, wie Kurzschlussströme, zuverlässig mehrfach zu unterbrechen. Insbesondere beim Einsatz im Hoch- und Höchstspannungsbereich ist es zur Reduzierung von Isolationsabständen vorteilhaft, zur Isolation in einem Leistungsschalter Druckgas einzusetzen. Druckgas-Leistungsschalter weisen eine Unterbrechereinheit auf, welche der Führung und Positionierung der Kontaktstücke dient. Die Unterbrechereinheit ist von einem elektrisch isolierenden Gas (Isoliergas) durchspült und umflutet, welches unter einem erhöhten Druck (Druckgas) steht. Durch eine Druckerhöhung wird die Isolationsfestigkeit des Gases erhöht, so dass voneinander abweichende elektrische Potentiale auf einem geringen Bauraum zuverlässig durch das unter Druck stehende Isoliergas voneinander isoliert sind. Druckgas-Leistungs-schalter weisen ein Kapselungsgehäuse auf, innerhalb welchem die Unterbrechereinheit positioniert ist. Das Innere des Kapselungsgehäuses ist mit dem unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergas befüllt. Der Druck des Isoliergases ist dabei höher als der Druck des das Kapselungsgehäuse umgebenden Mediums und kann beispielsweise mehrere bar betragen. Als elektrisch isolierendes Gas hat sich insbesondere Schwefelhexafluorid als vorteilhaft erwiesen. Es können jedoch auch andere geeignete elektrisch isolierende Gase wie Stickstoff oder Gemische, welche Stickstoff und/oder Schwefelhexafluorid aufweisen usw., Verwendung finden.Compressed gas circuit breakers are electrical switching devices that serve to interrupt currents. A circuit breaker is capable of reliably interrupting both rated currents and residual currents, such as short-circuit currents, several times. In particular, when used in the high and high voltage range, it is advantageous to reduce insulation distances to use compressed gas for isolation in a circuit breaker. Compressed gas circuit breakers have an interrupter unit which serves to guide and position the contact pieces. The interrupter unit is flushed and flooded by an electrically insulating gas (insulating gas), which is under an increased pressure (compressed gas). Increasing the pressure will increase the insulation resistance of the gas increases so that diverging electrical potentials are reliably isolated from each other in a small space by the pressurized insulating gas. Compressed gas power switches have an encapsulating housing, within which the interrupter unit is positioned. The interior of the encapsulating housing is filled with the pressurized insulating gas under pressure. The pressure of the insulating gas is higher than the pressure of the surrounding surrounding the encapsulating medium and may for example be several bar. Sulfur hexafluoride, in particular, has proven advantageous as an electrically insulating gas. However, other suitable electrically insulating gases such as nitrogen or mixtures comprising nitrogen and / or sulfur hexafluoride, etc. may also be used.

Neben einer elektrischen Isolation dient das Druckgas auch einer Unterstützung einer Wirkungsweise des Druckgas-Leistungsschalters während eines Schaltvorganges. Ein Druckgas-Leistungsschalter weist zumindest ein erstes und ein zweites Kontaktstück auf, zwischen welchen eine Lichtbogenzone angeordnet ist. Die beiden Kontaktstücke können beispielsweise als Lichtbogenkontaktstücke ausgeführt sein, welche elektrisch parallel zu einem ersten und einem zweiten Nennstromkontaktstück verschaltet sind. Lichtbogenkontaktstücke sind dabei derart ausgestaltet, dass diese bei einem Einschaltvorgang zeitlich vor den Nennstromkontaktstücken miteinander in galvanischen Kontakt treten. Umgekehrt sind bei einem Ausschaltvorgang die Lichtbogenkontaktstücke länger im galvanischen Kontakt als die Nennstromkontaktstücke. So wirken die Lichtbogenkontaktstücke bei einem Einschaltvorgang voreilend und bei einem Ausschaltvorgang nacheilend gegenüber den zugehörigen elektrisch parallel geschalteten Nennstromkontaktstücken. Durch eine derartige Konfiguration ist es möglich, einen Lichtbogen vorzugsweise zwischen den Lichtbogenkontaktstücken zu führen, so dass die Lichtbogenkontaktstücke die Nennstromkontaktstücke vor Erosion schützen und den Lichtbogen führen und lenken. Somit ist es möglich, dass die Nennstromkontaktstücke hinsichtlich ihrer elektrischen Tragfähigkeit optimiert werden, wohingegen die Lichtbogenkontaktstücke hinsichtlich einer Abbrandfestigkeit gegenüber den thermischen Einwirkungen des Lichtbogens optimiert werden können.In addition to an electrical insulation, the compressed gas also serves to support an operation of the compressed gas circuit breaker during a switching operation. A compressed gas circuit breaker has at least a first and a second contact piece, between which an arc zone is arranged. The two contact pieces may for example be designed as arcing contact pieces, which are electrically connected in parallel to a first and a second rated current contact piece. Arc contact pieces are designed such that they occur in a switch-on temporally before the rated current contact pieces in galvanic contact with each other. Conversely, in a turn-off operation, the arcing contact pieces are longer in galvanic contact than the rated current contact pieces. Thus, the arc contact pieces act in a leading-in at a switch-on and lagging at a turn-off against the associated electrically connected in parallel rated current contact pieces. By such a configuration, it is possible to form an arc preferably between the arcing contact pieces so that the arcing contact pieces protect the rated current contacts from erosion and guide and guide the arc. Thus, it is possible that the rated current contact pieces are optimized in terms of their electrical load capacity, whereas the arcing contact pieces can be optimized in terms of Abbrandfestigkeit against the thermal effects of the arc.

Die Kontaktstücke können jedoch auch sowohl die Lichtbogenführung als auch die Nennstromführung übernehmen. Diese Konstruktion ist insbesondere bei kostengünstigen Schaltgeräten vorteilhaft, an welche hinsichtlich der Schaltleistung nur begrenzte Anforderungen gestellt werden. Unabhängig ob die Kontaktstücke als separate Lichtbogenkontaktstücke und separate Nennstromkontaktstücke oder als Kombination aus Licht- und Nennbogenkontaktstücken ausgestaltet sind, sollte jedoch vorgesehen sein, dass bei einem Schaltvorgang eine Relativbewegung der Kontaktstücke zueinander erfolgt. Zumindest eines der Kontaktstücke ist dazu bezüglich des anderen Kontaktstückes beweglich gelagert. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass beide Lichtbogenkontaktstücke beweglich gelagert werden, so dass die Kontakttrenngeschwindigkeit bei einem Ausschaltvorgang bzw. die Kontaktierungsgeschwindigkeit bei einem Einschaltvorgang in einfacher Weise vergrößert werden kann.However, the contacts can also take both the arc guide and the nominal current. This construction is particularly advantageous in low-cost switching devices to which only limited demands are made in terms of switching capacity. Regardless of whether the contact pieces are configured as separate arcing contact pieces and separate rated current contact pieces or as a combination of light and nominal arc contact pieces, it should be provided that a relative movement of the contact pieces takes place in a switching operation. At least one of the contact pieces is movably mounted with respect to the other contact piece. However, it can also be provided that both arcing contact pieces are movably mounted, so that the contact separation speed can be increased in a switch-off or the contacting speed at a power-up in a simple manner.

Bei einem Einschaltvorgang kann es mit zunehmender Annäherung der beiden Kontaktstücke zu einem Auftreten von Lichtbögen (Vorüberschläge) kommen. Zwischen den Kontaktstücken können Einschaltlichtbögen innerhalb der Lichtbogenzone entstehen. Dabei auftretende thermische Effekte bewirken eine Erhitzung des innerhalb der Lichtbogenzone befindlichen Isoliergases. Dieses Isoliergas wird erhitzt und dabei expandiert und wandelt sich zu so genanntem heißen Schaltgas bzw. Heißgas um. Das Heißgas sollte aus der Lichtbogenzone abgeführt und gekühlt oder auch zwischengespeichert werden. Bei einem Einschaltvorgang ist eine galvanische Berührung der beiden Kontaktstücke zum Abschluss des Einschaltvorganges vorgesehen, so dass gegebenenfalls auftretende Vorüberschläge selbständig erlöschen.During a switch-on process, arcing may occur as the two contact pieces approach each other. Between the contact pieces can occur arcing within the arc zone. The thermal effects occurring cause heating of the insulating gas located within the arc zone. This insulating gas is heated while expanding and converting to so-called hot switching gas or hot gas to. The hot gas should be removed from the arc zone and cooled or cached. During a switch-on process, a galvanic contact between the two contact pieces is provided at the end of the switch-on process, so that possibly occurring flashovers automatically go out.

Wesentlich komplexer gestaltet sich die Situation bei einem Ausschalten, d. h., bei einem Unterbrechen eines stromdurchflossenen Strompfades. Die in den Leistungsschalter durch einen Ausschaltlichtbogen eingetragene thermische Energie ist im Wesentlichen proportional zum Betrag des zu unterbrechenden Stromes sowie zur Dauer des Brennens eines Ausschaltlichtbogens. Bei einem Ausschalten erfolgt eine galvanische Trennung der beiden Kontaktstücke voneinander. Selbst bei einer hohen Kontakttrenngeschwindigkeit ist es kaum möglich, einen durch den zu unterbrechenden Strompfad von einer Potentialdifferenz getriebenen elektrischen Strom sofort zum Erlöschen zu bringen. Der elektrische Strom fließt oft in der Lichtbogenzone zunächst über einen Lichtbogen weiter. Lediglich in besonderen kurzen Momenten, d. h., in Momenten, in welchen beispielsweise bei einem Schwingen des Stromes bzw. der Spannung, beispielsweise in einem Wechselspannungssystem, der Strom gerade einen Stromnulldurchgang vollführt und die Kontakttrennung erfolgt, tritt lediglich ein kleiner oder kein Lichtbogen auf. Oft ist es jedoch so, dass eine Trennung der Kontaktstücke zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgt, zu welchem im Regelfall kein natürliches Erlöschen des Stromes erfolgt. Insbesondere bei Ausschaltungen in einem Fehlerfall ist eine Unterbrechung möglichst schnell herbeizuführen. Gerade vorliegende Schwingungszustände sind dann im Regelfall unbeachtlich.Significantly more complex is the situation when switching off, ie, when interrupting a current-carrying current path. The thermal energy introduced into the circuit breaker by a turn-off arc is substantially proportional to the magnitude of the current to be interrupted and the duration of the firing of a turn-off arc. When switching off there is a galvanic separation of the two contact pieces from each other. Even at a high contact separation speed, it is hardly possible to immediately extinguish an electric current driven by a potential difference to be interrupted by the current path. The electrical current often flows in the arc zone initially via an arc. Only in particular short moments, that is, in moments in which, for example, in a swing of the current or voltage, for example in an AC system, the current just performs a current zero crossing and the contact separation takes place, only a small or no arc occurs. Often, however, it is so that a separation of the contact pieces takes place at any time, to which usually no natural extinction of the current takes place. In particular, when switching off in an error case interruption is to bring about as quickly as possible. Just present vibration states are then usually irrelevant.

In der Lichtbogenzone tritt bei einem Ausschaltfall oft ein brennender Lichtbogen auf. Der in der Lichtbogenzone brennende Lichtbogen expandiert das um ihn herum befindliche elektrisch isolierende Gas und erodiert auch weitere im näheren Umfeld befindliche Bauteile des Druckgas-Leistungsschalters. Somit entsteht in der Lichtbogenzone um den Lichtbogen herum eine Plasmawolke aus erhitztem elektrisch isolierten Gas sowie verdampften Materialien wie Kunststoffen oder Metallen. Zur Löschung des Lichtbogens ist diese Plasmawolke möglichst rasch aus der Lichtbogenzone herauszubefördern. Um eine entsprechende Strömung zu erzeugen, wird von dem Lichtbogen erhitztes und zu Heißgas gewandeltes elektrisch isolierendes Gas über den Speisekanal in das Heißgasspeichervolumen geleitet. Je leistungsstärker der Lichtbogen ist, d. h., je größer der auszuschaltende Strom ist und je länger der Lichtbogen brennt, desto mehr Heißgas wird von dem Lichtbogen getrieben in das Heißgasspeichervolumen hineingepresst, damit erhöht sich der Druck im Heißgasspeichervolumen. Aufgrund des speisenden Lichtbogens ist ein Rückströmen aus dem Heißgasspeichervolumen nicht unmittelbar möglich. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Speisekanal über die Lage der Kontaktstücke relativ zueinander verdämmt oder freigegeben wird. Dazu ist es beispielsweise möglich, eine Isolierstoffdüse einzusetzen, welche einer Führung und Lenkung sowie Begrenzung des brennenden Lichtbogens dient, wobei ein Kanal, beispielsweise eine Düsenengstelle, der Isolierstoffdüse mittels eines Kontaktstückes verdämmbar ist. Somit ist es auch möglich, ein Abströmen der heißen Schaltgase in den Speisekanal über die Position der Kontaktstücke relativ zueinander zu steuern. Ergänzend zu einer Druckerhöhung im Innern des Heißgasspeichervolumens ist ein volumenveränderliches Kompressionsvolumen vorgesehen, welches durch mechanische Verdichtung von Isoliergas innerhalb des Kompressionsvolumens eine Druckerhöhung bewirkt. Über einen Überströmkanal können die im Kompressionsvolumen und im Heißgasspeichervolumen befindliche Gase miteinander korrespondieren, so dass beispielsweise eine Vermischung von im Kompressionsvolumen vorgehaltenen Gas mit dem im Heißgasspeichervolumen vorgehaltenen Gas erfolgen kann. So ist es beispielsweise möglich, im Kompressionsvolumen vorwiegend elektrisch isolierendes Gas geringer Temperatur zu komprimieren und dieses in das Heißgasvolumen übertreten zu lassen und dort eine Kühlung des Heißgases zu bewirken.In the arc zone, a burning arc often occurs during a switch-off event. The arc burning in the arc zone expands the electrically insulating gas around it and also erodes further components of the compressed gas circuit breaker located in the immediate vicinity. Thus, in the arc zone around the arc, a plasma cloud of heated electrically isolated gas and vaporized materials such as plastics or metals is formed. To extinguish the arc, this plasma cloud is to be conveyed out of the arc zone as quickly as possible. In order to generate a corresponding flow, arc-heated and hot-gas converted electrically insulating gas is conducted via the feed channel into the hot gas storage volume. The more powerful the arc is, that is, the larger the current to be turned off and the longer the arc burns, the more hot gas is forced into the hot gas storage volume driven by the arc, thus increasing the pressure in the hot gas storage volume. Due to the feeding arc, a return flow from the hot gas storage volume is not immediately possible. In particular, it can be advantageously provided that the feed channel is dammed or released relative to each other via the position of the contact pieces. For this purpose, it is possible, for example, to use an insulating nozzle which serves to guide and guide and limit the burning arc, wherein a channel, for example a nozzle throat, of the insulating nozzle can be reduced by means of a contact piece. Thus, it is also possible to control an outflow of the hot switching gases in the feed channel via the position of the contact pieces relative to each other. In addition to an increase in pressure in the interior of the hot gas storage volume, a volume-variable compression volume is provided which causes a pressure increase by mechanical compression of insulating gas within the compression volume. Via a transfer channel For example, the gases contained in the compression volume and in the hot gas storage volume can correspond with one another, so that, for example, mixing of gas stored in the compression volume can take place with the gas stored in the hot gas storage volume. Thus, it is for example possible to compress in the compression volume mainly electrically insulating gas low temperature and to let this pass into the hot gas volume and there to effect a cooling of the hot gas.

Mit einem Freigeben eines Abströmweges ist es möglich, das unter erhöhtem Druck stehende, im Heißgasvolumen sowie im Kompressionsvolumen vorgehaltene Gas in die Lichtbogenzone über den Speisekanal strömen zu lassen. Der dort immer noch brennende Lichtbogen wird von dem über den Speisekanal rückströmenden Gasfluss umspült und die Plasmawolke wird aus der Lichtbogenzone ausgestoßen, dabei wird der Lichtbogen gekühlt und beblasen, so dass schlussendlich eine Unterbrechung des Lichtbogens und damit des im zu unterbrechenden Strompfad fließenden Stromes bewirkt ist.By releasing a discharge path, it is possible to let the gas under increased pressure, kept in the hot gas volume and in the compression volume, flow into the arc zone via the feed channel. The there still burning arc is lapped by the flowing back over the feed channel gas flow and the plasma cloud is ejected from the arc zone, while the arc is cooled and blown, so that in the end an interruption of the arc and thus the current flowing in the current path to be interrupted is effected ,

Druckgas-Leistungsschalter sind zum Schalten von Strömen beliebiger Größe bis zu Kurzschlussströmen einsetzbar. So muss ein Leistungsschalter beispielsweise einen Nennstrom, aber auch einen Kurzschlussstrom zuverlässig ausschalten können. Gegebenenfalls beträgt der über den Leistungsschalter fließende Strom jedoch nur einen Bruchteil des Nennstromes. Jeder dieser Ströme muss zuverlässig ausgeschaltet werden. Da unabhängig vom Betrag des zu unterbrechenden Stromes jeweils ein Zünden eines Ausschaltlichtbogens zu erwarten ist, muss der Leistungsschalter für jeden Schaltfall eine ausreichende druckerhöhte Gasmenge zum Umspülen eines Ausschaltlichtbogens erzeugen.Compressed gas circuit breakers can be used to switch currents of any size up to short-circuit currents. For example, a circuit breaker must reliably switch off a rated current as well as a short-circuit current. However, if necessary, the current flowing through the circuit breaker is only a fraction of the rated current. Each of these currents must be switched off reliably. Since, regardless of the amount of current to be interrupted in each case an ignition of a Ausschaltlichtbogens is expected, the circuit breaker must produce a sufficient pressure increased gas quantity for flushing a Ausschaltlichtbogen for each switching case.

Bei geringen Strömen ist kein überdurchschnittlicher Druckaufbau im Heißgasvolumen zu erwarten. Insbesondere bei dem Auftreten von Nennströmen oder Kurzschlussströmen kann der Lichtbogen jedoch eine derartige Intensität erreichen, dass Berstgrenzen des Heißgasspeichervolumens bzw. des Kompressionsvolumens erreicht werden können. In diesem Falle ist es notwendig, dass über die Abströmöffnung ein Abströmen von überzähligen Gasanteilen ermöglicht ist, so dass eine Begrenzung des im Heißgasvolumen bzw. im Kompressionsvolumen aufgebauten Druckes gewährleistet ist. Sieht man nunmehr vor, dass die Ausströmöffnung zumindest im kontaktierten Zustand des Kontaktstückes dauerhaft geöffnet ist, so ist dauerhaft ein Austausch von Gasmengen zwischen dem Innern des Kompressionsvolumens und den sich anschließenden Bereichen der Unterbrechereinheit bzw. dem Innern des Kapselungsgehäuses gegeben. Somit kann ein ständiges Hin- und Herströmen von Gasmengen erfolgen. Damit ist das Kompressionsvolumen zu diesem Zeitpunkt in jedem Falle über die Abströmöffnung mit den umgebenden Bereichen verbunden. Damit existiert keine Druckdifferenz zwischen dem Kompressionsvolumen und dem Bereich, welcher über die Abströmöffnung mit dem Kompressionsvolumen korrespondiert. Somit kann eine unerwünschte "Vorladung" des Kompressionsvolumens mit einer Vorkompression verhindert werden.At low currents, no above-average pressure build-up in the hot gas volume is to be expected. However, especially when nominal currents or short-circuit currents occur, the arc can reach such an intensity that burst limits of the hot gas storage volume or the compression volume can be achieved. In this case, it is necessary that an outflow of surplus gas components is made possible via the outflow opening, so that a limitation of the pressure built up in the hot gas volume or in the compression volume is ensured. If it is now envisaged that the outflow opening is permanently open at least in the contacted state of the contact piece, an exchange of gas quantities between the interior of the compression volume and the adjoining areas of the interrupter unit or the interior of the encapsulation housing is permanently provided. Thus, a constant back and forth flow of gas can take place. Thus, the compression volume is connected at this time in each case via the discharge opening with the surrounding areas. Thus there is no pressure difference between the compression volume and the area which corresponds to the compression volume via the discharge opening. Thus, an undesirable "pre-charge" of the compression volume can be prevented with a pre-compression.

Vorteilhaft kann dabei sein, dass die Abströmöffnungen frühestens zu dem Zeitpunkt verschlossen werden, in welchem eine galvanische Trennung der Kontaktstücke erfolgt, d. h., ein Verschließen der Abströmöffnung geht einher mit einem möglichen Zünden eines Lichtbogens. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Verschließen der Abströmöffnung zu dem Zeitpunkt erfolgt, in welchem eine Freigabe des Speisekanals erfolgt, d. h., der Zeitpunkt, in welchem ein Rückströmen von zuvor expandiertem und im Heißgasspeichervolumen eingelagerten Heißgas beginnt. Mit der Freigabe des Speisekanals kann das Heißgasspeichervolumen entladen werden und damit kann die Abströmöffnung auch in diesem Zeitpunkt einem Verschluss unterliegen.It may be advantageous in this case that the outflow openings are closed at the earliest at the time at which a galvanic separation of the contact pieces takes place, ie closing the outflow opening is accompanied by a possible ignition of an arc. It can also be provided that a closure of the discharge opening takes place at the time in which a release of the feed channel takes place, ie, the time at which a return flow of previously expanded and stored in the hot gas storage volume hot gas begins. With the release of the feed channel, the hot gas storage volume be discharged and thus the outflow opening may also be subject to a closure at this time.

Vorteilhafterweise kann jedoch vorgesehen sein, dass die Abströmöffnung dauerhaft geöffnet ist.Advantageously, however, it may be provided that the outflow opening is permanently open.

In diesem Falle ist in einer Wandung des Kompressionsvolumens eine Abströmöffnung vorgesehen, welche unabhängig von der Relativlage der Kontaktstücke zueinander dauerhaft eine Öffnung in der Wandung des Kompressionsvolumens darstellt. Scheinbar ist eine derartige Konstruktion kontraproduktiv zu einer Funktionsweise eines volumenveränderlichen Kompressionsvolumens, da über eine dauerhaft geöffnete Abströmöffnung ein Entweichen von unter Druck stehendem Gas aus dem Innern des Kompressionsvolumens mehr oder weniger schnell zu erwarten ist. Bei einem entsprechend großen Querschnitt einer oder mehrerer Abströmöffnungen kann so ein relativ schnelles Abbauen eines Überdruckes eines zuvor durch eine Volumenänderung des Kompressionsvolumens komprimierten Gases erfolgen. Bei einer entsprechenden Reduzierung des Querschnittes kann der Abbau entsprechend verlangsamt erfolgen.In this case, a discharge opening is provided in a wall of the compression volume, which is independent of the relative position of the contact pieces to each other permanently an opening in the wall of the compression volume. Apparently, such a construction is counterproductive to an operation of a variable-volume compression volume, since over a permanently open discharge opening escape of pressurized gas from the interior of the compression volume is expected more or less quickly. With a correspondingly large cross-section of one or more outflow openings, a relatively rapid reduction of an overpressure of a gas previously compressed by a volume change of the compression volume can thus take place. With a corresponding reduction of the cross-section of the degradation can be slowed down accordingly.

Das Heißgasspeichervolumen und das Kompressionsvolumen können über einen Überströmkanal miteinander kommunizieren. Über den Überströmkanal ist es somit möglich, Gasmengen von dem einen Volumen in das andere Volumen übertreten zu lassen. Mit einer Anordnung der Abströmöffnung in dem Kompressionsvolumen kann ein Überdruckschutz des vorgelagerten Heißgasspeichervolumens über die Abströmöffnung innerhalb des Kompressionsvolumens gewährt werden.The hot gas storage volume and the compression volume can communicate with each other via an overflow channel. Via the overflow channel, it is thus possible to allow gas volumes to pass from one volume to the other volume. With an arrangement of the discharge opening in the compression volume, overpressure protection of the upstream hot gas storage volume can be granted via the discharge opening within the compression volume.

Ein Hub des volumenveränderlichen Kompressionsvolumens ist durch die mechanische Auslegung des Druckgas-Leistungsschalters festgelegt. Unabhängig vom Betrag des zu unterbrechenden Stromes wird stets der gleiche Kompressionsdruck im Kompressionsvolumen aufgrund der Volumenänderung mechanisch erzeugt. Das Heißgasspeichervolumen wird jedoch in Proportionalität zur Leistung des auszuschaltenden Stromes und des brennenden Lichtbogens mehr oder weniger mit Heißgas befüllt. Ströme geringer Leistung bewirken lediglich eine geringe Aufladung des Heißgasspeichervolumens. Ströme entsprechender größerer Stärke, wie beispielsweise Kurzschlussströme, bewirken eine entsprechend stärkere Befüllung des Heißgasspeichervolumens. So ist es beispielsweise möglich, dass bei relativ kleinen Strömen, die nur eine geringe Aufladung des Heißgasspeichervolumens hervorrufen, eine Beblasung eines Lichtbogens im Wesentlichen durch die Wirkung der volumenveränderlichen Kompressionseinrichtung hervorgerufen wird. Wohingegen die durch den Lichtbogen erzeugten und im Heißgasspeichervolumen vorgehaltenen Heißgase von eher untergeordneter Bedeutung sind. Im umgekehrten Falle ist bei einer großen Ausschaltleistung, d. h., bei einem starken Strom, der einen entsprechend leistungsstarken Lichtbogen ausbildet, ein überproportionales Befüllen des Heißgasspeichervolumens mit heißen Schaltgasen und damit eine überproportionale Druckerhöhung im Heißgasspeichervolumen zu verzeichnen. Nach einem Freigeben des Speisekanals und einer Beblasung des Lichtbogens, d. h., in dem Heißgasspeichervolumen bzw. in dem Kompressionsvolumen vorgehaltene Gase strömen in Richtung der Lichtbogenzone wieder aus, bewirken bei leistungsstarken Strömen vor allem die im Heißgasspeichervolumen zwischengespeicherten Schaltgase, eine Umspülung des Lichtbogens, wohingegen die im Kompressionsvolumen komprimierten Gase von untergeordneter Bedeutung sind.A stroke of the volume variable compression volume is due to the mechanical design of the compressed gas circuit breaker established. Regardless of the amount of current to be interrupted, the same compression pressure in the compression volume is always generated mechanically due to the volume change. However, the hot gas storage volume is more or less filled with hot gas in proportion to the power of the current to be cut off and the burning arc. Low power currents cause only a small charge of the hot gas storage volume. Currents of corresponding greater strength, such as short-circuit currents, cause a correspondingly greater filling of the hot gas storage volume. Thus, for example, it is possible that at relatively low currents, which cause only a small charge of the hot gas storage volume, a blowing of an arc is caused substantially by the action of the variable-volume compression device. Whereas the hot gases generated by the arc and held in the hot gas storage volume are of secondary importance. In the opposite case, a disproportionate filling of the hot gas storage volume with hot switching gases and thus a disproportionate increase in pressure in the hot gas storage volume is recorded at a large breaking capacity, ie, at a strong current that forms a correspondingly powerful arc. After a release of the feed channel and a blowing of the arc, ie, in the hot gas storage volume or in the compression volume retained gases flow out in the direction of the arc zone, cause in high-power streams especially the cached gas in the hot gas storage switching gases, a flushing of the arc, whereas the In the compression volume compressed gases are of minor importance.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in Verlauf des Überströmkanals ein differenzdruckgesteuertes Ventil angeordnet ist.A further advantageous embodiment can provide that in the course of the overflow a differential pressure controlled valve is arranged.

Durch den Einsatz eines differenzdruckgesteuerten Ventils ist es möglich, zunächst die im Heißgasspeichervolumen vorgespeicherten Schaltgase, die einen entsprechend höheren Druck aufweisen als die im Kompressionsvolumen komprimierten Isoliergase, über den Speisekanal in die Lichtbogenzone austreten zu lassen. Aufgrund der Druckdifferenz ist ein Überströmen von komprimiertem Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen in das Heißgasspeichervolumen und darauf folgend über den Speisekanal in die Lichtbogenzone verhindert. Erst wenn das Heißgasspeichervolumen entladen ist, d. h., der Druck darin unter einen Grenzdruck gefallen ist, strömt das im Kompressionsvolumen in seinem Druck erhöhte Isoliergase in das Heißgasspeichervolumen über und von dort über den Speisekanal in die Lichtbogenzone hinein. Ist ein zu unterbrechender Lichtbogen jedoch nur von geringer Leistung, kann es vorkommen, dass kein ausreichender Überdruck innerhalb des Heißgasspeichervolumens erzeugbar ist, so dass das im Kompressionsvolumen vorgehaltene im Druck erhöhte Isoliergas unmittelbar in das Heißgasspeichervolumen überströmt und von dort über den Speisekanal in die Lichtbogenzone strömt, um den dort brennenden leistungsschwachen Lichtbogen zu umspülen, zu kühlen und die Plasmawolke aus der Lichtbogenzone herauszubefördern.By using a differential-pressure-controlled valve, it is initially possible to let the switching gas pre-stored in the hot gas storage volume, which have a correspondingly higher pressure than the insulating gases compressed in the compression volume, escape via the feed channel into the arc zone. Due to the pressure difference, an overflow of compressed insulating gas from the compression volume is prevented in the hot gas storage volume and then via the feed channel in the arc zone. Only when the hot gas storage volume is discharged, d. h., The pressure has fallen below a limiting pressure therein, flows in the compression volume increased in its pressure insulating gases into the hot gas storage volume and from there via the feed channel into the arc zone into it. However, if an arc to be interrupted is only of low power, it may happen that sufficient overpressure within the hot gas storage volume can not be generated, so that the insulating gas stored in the compression volume flows directly into the hot gas storage volume and flows from there via the feed channel into the arc zone to flush around the low-performance arc burning there, cool it and bring the plasma cloud out of the arc zone.

Zur Differenzdrucksteuerung kann eine entsprechende Ventilbaugruppe an dem Überströmkanal angeordnet werden, welche den Kanal in Abhängigkeit der Druckdifferenz im Heißgasspeichervolumen und im Kompressionsvolumen freigibt oder sperrt.For differential pressure control, a corresponding valve assembly can be arranged on the overflow channel, which releases or blocks the channel as a function of the pressure difference in the hot gas storage volume and in the compression volume.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Strömungswiderstand des durchlässigen Überströmkanals kleiner oder gleich ist als der Strömungswiderstand der geöffneten Abströmöffnung.Furthermore, it can be advantageously provided that the flow resistance of the permeable overflow channel is smaller than or equal to the flow resistance of the opened outflow opening.

Über eine Auslegung der Strömungswiderstände des Überströmkanals sowie der Abströmöffnung ist es möglich, ein Abströmen frei von jeglichen Ventilen an der Abströmöffnung zu steuern. So ist es bei der Verwendung eines Überströmkanals mit einem kleineren, insbesondere einem wesentlich kleineren Strömungswiderstand, als der Strömungswiderstand der Abströmöffnung(en) zu verzeichnen, dass das Abströmen von im Kompressionsvolumen komprimierten Isoliergas über die Abströmöffnung vernachlässigbar ist und eine ausreichende Komprimierung innerhalb des Kompressionsvolumens ermöglicht ist. Damit ist eine Möglichkeit gegeben, die Abströmöffnung frei von bewegbaren Baugruppen, welche die Abströmöffnung gegebenenfalls verdämmen, zu halten.By designing the flow resistances of the overflow channel and the outflow opening, it is possible to control an outflow free of any valves at the outflow opening. Thus, when using an overflow channel with a smaller, in particular a substantially smaller flow resistance than the flow resistance of the outflow opening (s), it can be noted that the outflow of insulating gas compressed in the compression volume via the outflow opening is negligible and enables sufficient compression within the compression volume is. This gives rise to a possibility of keeping the outflow opening free of movable assemblies which possibly block the outflow opening.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Kompressionsvolumen von einem relativ zu der Wandung bewegbaren Kolben begrenzt ist, wobei die Abströmöffnung zeitweise von dem Kolben verschlossen ist.Furthermore, it can be advantageously provided that the compression volume is limited by a piston movable relative to the wall, wherein the outflow opening is temporarily closed by the piston.

Das Kompressionsvolumen ist eine mechanische Kompressionsvorrichtung, welche aufgrund einer Volumenänderung im Innern befindliches Isoliergas komprimiert und im Druck erhöht. Das Kompressionsvolumen weist dazu einen relativ zu einer Wandung bewegbaren Kolben auf. Nutzt man nunmehr den Hub des Kolbens relativ zur Wandung, ist es möglich, die Abströmöffnung weggesteuert zu verschließen. Damit ist es möglich, den Zeitpunkt des Verschließens der Abströmöffnung hinsichtlich des Zeitpunktes der Kontakttrennung bzw. der Freigabe des Speisekanals oder auf einen bestimmten Kontaktabstand hin etc. zu synchronisieren. Dazu kann eine Bewegung des Kolbens über eine entsprechende Getriebeanordnung mit der Relativbewegung der Kontaktstücke zueinander synchronisiert werden. Im einfachsten Falle ist eine kinematische Kette zwischen Kolben und einem der Kontaktstücke, welches relativ zu dem anderen bewegbar ist, gegeben. Eine Wegsteuerung hat weiterhin den Vorteil, dass die Abströmöffnung durch anderweitig nötige Baugruppen verdämmt werden. Damit sind zusätzliche Ventile oder ähnliches verhindert und eine robuste Konstruktion gegeben.The compression volume is a mechanical compression device, which compresses due to a volume change in the interior befindliches insulating gas and increases in pressure. The compression volume has a relative to a wall movable piston. If one now uses the stroke of the piston relative to the wall, it is possible to remotely control the outflow opening. Thus, it is possible to synchronize the timing of the closing of the discharge opening with respect to the time of the contact separation or the release of the feed channel or to a certain contact distance, etc. For this purpose, a movement of the piston can be synchronized with one another via a corresponding gear arrangement with the relative movement of the contact pieces. In the simplest case, there is a kinematic chain between the piston and one of the contacts, which is relative to the other is movable, given. A path control has the further advantage that the outflow opening are dammed by otherwise necessary assemblies. This additional valves or the like are prevented and given a robust construction.

Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Wandung eine kreiszylindrische Mantelfläche des Kompressionsvolumens ist.Advantageously, it can be provided that the wall is a circular cylindrical lateral surface of the compression volume.

Das Kompressionsvolumen kann beispielsweise eine Mantelfläche eines Kreiszylinders aufweisen. Im Innern dieser Mantelfläche ist ein entsprechend formkomplementärer Kolben bewegbar, welcher in Längsachse der Zylinderachse der kreiszylindrischen Mantelfläche verschiebbar ist. Ist die Abströmöffnung nunmehr in eine Mantelfläche eingebracht, so ist durch die Lage der Abströmöffnung in der Mantelfläche der Zeitpunkt des Verdämmens in Abhängigkeit der Relativlage des Kolbens einstellbar. So ist es beispielsweise auch möglich zeitlich aufeinander gestaffelt mehrere Abströmöffnungen zu verdämmen und so den Strömungswiderstand der Gesamtheit der Abströmöffnungen im Verlauf eines Schaltvorganges variabel zu gestalten. Damit ist es möglich, den Druckaufbau im Kompressionsvolumen verschiedenartig zu gestalten. So ist es möglich, die Wirksamkeit der Kompressionseinrichtung zum Beginn eines Kompressionshubes durch entsprechend querschnittsgroße Abströmöffnungen, z. B. durch eine Vielzahl von freigegebenen Abströmöffnungen zu reduzieren, wohingegen mit zunehmendem Verschließen der Abströmöffnung die Kompressionswirkung der Kompressionseinrichtung erhöht wird.The compression volume may for example have a lateral surface of a circular cylinder. In the interior of this lateral surface, a corresponding shape-complementary piston is movable, which is displaceable in the longitudinal axis of the cylinder axis of the circular cylindrical lateral surface. If the outflow opening is now introduced into a lateral surface, the point in time of the damming in dependence on the relative position of the piston can be adjusted by the position of the outflow opening in the lateral surface. Thus, it is also possible, for example, to stagger a plurality of outflow openings staggered in time and thus to make the flow resistance of the entirety of the outflow openings variable in the course of a switching process. This makes it possible to make the pressure build-up in the compression volume varied. Thus, it is possible, the effectiveness of the compression device at the beginning of a compression stroke by correspondingly large cross-sectional outflow openings, z. B. to reduce by a plurality of released outflow openings, whereas with increasing closure of the discharge opening, the compression effect of the compression device is increased.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Wandung eine dem Kolben in Bewegungsrichtung gegenüberliegende Stirnseite des Kompressionsvolumens ist.Furthermore, it can be advantageously provided that the wall is a piston opposite in the direction of movement end face of the compression volume.

Eine stirnseitige Wandung zur Aufnahme der Abströmöffnung ermöglicht, die Abströmöffnung dauerhaft, unabhängig von der Lage des Kompressionskolbens der Kompressionseinrichtung in der Kompressionseinrichtung offen zu halten und damit stets einen Weg zur Verfügung zu stellen, um eine Entspannung des im Innern des Kompressionsvolumens komprimierten elektrisch isolierenden Gases zu ermöglichen. So ist es beispielsweise möglich, dass die Abströmöffnung selbst bei einem Erreichen der Endlage, d. h., der Lage, in welchem eine maximale Kompression zu erwarten wäre, eine Öffnung zur Abströmung von komprimiertem elektrisch isolierenden Gas aus dem Kompressionsvolumen zur Verfügung stellt.An end wall for receiving the discharge opening allows the outflow opening permanently, regardless of the position of the compression piston of the compression device in the compression device to keep open and thus always a way to provide a relaxation of the compressed inside the compression volume electrically insulating gas enable. So it is possible, for example, that the discharge opening even when reaching the end position, d. e., the position in which maximum compression would be expected to provide an opening for the discharge of compressed electrically insulating gas from the compression volume.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.In the following, an embodiment of the invention is shown schematically in a drawing and described in more detail below.

Dabei zeigt die

Figur 1: einen Schnitt durch einen Druckgas-Leistungsschalter in einer ersten Ausführungsvariante im Ausschnitt, die
Figur 2: einen Schnitt durch einen Druckgas-Leistungsschalter in einer zweiten Ausführungsvariante und die
Figur 3: einen Schnitt durch einen Druckgas-Leistungsschalter in einer dritten Ausführungsvariante im Ausschnitt.

It shows the

FIG. 1: a section through a compressed gas circuit breaker in a first embodiment in the neck, the
FIG. 2: a section through a compressed gas circuit breaker in a second embodiment and the
FIG. 3: a section through a compressed gas circuit breaker in a third embodiment in the neck.

Zunächst wird beispielhaft für die Figuren 1, 2 und 3 die Konstruktion und Wirkungsweise eines Druckgas-Leistungsschalters erläutert. Dabei werden in den Figuren 1, 2 und 3 für die jeweils gleichartigen Konstruktionsteile die gleichen Bezugszeichen verwendet und lediglich für voneinander abweichende Details alternative Bezugszeichen genutzt.First, for the example FIGS. 1 . 2 and 3 the construction and operation of a compressed gas circuit breaker explained. It will be in the FIGS. 1 . 2 and 3 For each identical structural parts uses the same reference numerals and only alternative reference numerals used for different details.

Allen drei Figuren ist gemein, dass eine Symmetrieachse 2 die Figuren in ein erstes und ein zweites Halbbild unterteilt. Die Figuren zeigen jeweils in einem ersten Halbbild den eingeschalteten Zustand eines Druckgas-Leistungsschalters sowie in einem zweiten Halbbild den ausgeschalteten Zustand eines Druckgas-Leistungsschalters.All three figures have in common that a symmetry axis 2 divides the figures into a first and a second field. The figures each show the switched-on state of a compressed-gas circuit breaker in a first field and the switched-off state of a compressed gas circuit breaker in a second field.

Die Figur 1 zeigt einen Schnitt eines Druckgas-Leistungsschalters im Ausschnitt. Der Druckgas-Leistungsschalter weist ein Kapselungsgehäuse 1 auf. Das Kapselungsgehäuse 1 ist vorliegend im Wesentlichen rohrförmig ausgestaltet und koaxial zu einer Symmetrieachse 2 ausgerichtet. Vorliegend ist das Kapselungsgehäuse 1 als aus einem Isolierwerkstoff bestehend dargestellt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Kapselungsgehäuse 1 elektrisch leitend ausgeführt ist. Im Innern des Kapselungsgehäuses 1 ist eine Unterbrechereinheit des Druckgas-Leistungsschalters angeordnet. Die Unterbrechereinheit ist im Wesentlichen koaxial zu der Symmetrieachse 2 ausgerichtet. Bei Verwendung eines elektrisch isolierenden Kapselungsgehäuses 1, wie in der Figur 1 dargestellt, stützt sich die Unterbrechereinheit unmittelbar an dem Kapselungsgehäuse ab, wobei elektrische Anschlusspunkte 3a, 3b fluiddicht durch das Kapselungsgehäuse 1 hindurchgeführt sind. Das Kapselungsgehäuse 1 schließt die Unterbrechereinheit vollständig ein und stellt eine gasdichte Barriere dar. Bei einer Ausführung des Kapselungsgehäuses 1 als elektrisch leitfähiges Kapselungsgehäuse ist die Unterbrechereinheit mittels einer Isolieranordnung gegenüber dem Kapselungsgehäuse 1 beabstandet und elektrisch isoliert gehalten. Die Anschlusspunkte 3a, 3b sind entsprechend elektrisch isoliert durch ein elektrisch leitfähiges Kapselungsgehäuse hindurchgeführt. Dazu können beispielsweise Freiluftdurchführungen eingesetzt werden. Die Anschlusspunkte 3a, 3b durchstoßen die Barriere des Kapselungsgehäuses jedoch unabhängig von dessen Konstruktion fluiddicht.The FIG. 1 shows a section of a compressed gas circuit breaker in the cutout. The compressed gas circuit breaker has an encapsulating housing 1. In the present case, the encapsulating housing 1 is substantially tubular and aligned coaxially with respect to an axis of symmetry 2. In the present case, the encapsulating housing 1 is shown as consisting of an insulating material. However, it can also be provided that the encapsulating housing 1 is designed to be electrically conductive. In the interior of the encapsulating housing 1, an interrupter unit of the compressed gas circuit breaker is arranged. The interrupter unit is aligned substantially coaxially to the symmetry axis 2. When using an electrically insulating capsule housing 1, as in FIG. 1 illustrated, the interrupter unit is supported directly on the encapsulating housing, wherein electrical connection points 3a, 3b are passed through the capsule housing 1 in a fluid-tight manner. The encapsulating housing 1 completely encloses the interrupter unit and constitutes a gas-tight barrier. In an embodiment of the encapsulating housing 1 as an electrically conductive encapsulating housing, the interrupter unit is spaced apart from the encapsulating housing 1 by means of an insulating arrangement and kept electrically insulated. The connection points 3a, 3b are correspondingly electrically isolated by an electrical passed conductive encapsulating. For this example, outdoor bushings can be used. However, the connection points 3a, 3b penetrate the barrier of the encapsulation housing, regardless of its construction, in a fluid-tight manner.

Eine Ausgestaltung eines Druckgas-Leistungsschalters mit einem elektrisch isolierenden Kapselungsgehäuse 1 wird als Live-Tank-Druckgas-Leistungsschalter bezeichnet. Eine Ausgestaltung eines Druckgas-Leistungsschalters mit einem elektrisch leitfähigen Kapselungsgehäuse wird als Dead-Tank-Druckgas-Leistungsschalter bezeichnet. Ein derartiges Kapselungsgehäuse kann beispielsweise aus einem metallischen Material bestehen, welches Erdpotential führt.One embodiment of a compressed gas circuit breaker with an electrically insulating encapsulating housing 1 is referred to as a live tank pressurized gas circuit breaker. One embodiment of a compressed-gas circuit breaker with an electrically conductive encapsulating housing is referred to as a dead-tank pressurized gas circuit breaker. Such a capsule housing may for example consist of a metallic material which carries ground potential.

Das Innere des Kapselungsgehäuses 1 ist mit einem elektrisch isolierenden Gas befüllt. Das elektrisch isolierende Gas ist mit einem höherem Druck versehen, als das Medium, welches das Kapselungsgehäuse 1 umgibt. Das elektrisch isolierende Gas ist beispielsweise Schwefelhexafluorid, Stickstoff oder ein anderes geeignetes Gas. Das elektrisch isolierende Gas durchflutet das gesamte Innere des Kapselungsgehäuses 1. Das Kapselungsgehäuse 1 wirkt als gasdichte Barriere. Das im Innern des Kapselungsgehäuses 1 eingeschlossene isolierende Gas kann mehrere bar Überdruck aufweisen und durchflutet und durchströmt alle innerhalb des Kapselungsgehäuses 1 befindlichen Baugruppen. Als solches durchflutet es auch die Bauteile der Unterbrechereinheit.The interior of the encapsulating housing 1 is filled with an electrically insulating gas. The electrically insulating gas is provided with a higher pressure than the medium surrounding the encapsulating housing 1. The electrically insulating gas is, for example, sulfur hexafluoride, nitrogen or another suitable gas. The electrically insulating gas flows through the entire interior of the encapsulating housing 1. The encapsulating housing 1 acts as a gastight barrier. The enclosed in the interior of the encapsulating housing 1 insulating gas may have several bar overpressure and flooded and flows through all located within the encapsulating housing 1 assemblies. As such, it also floods the components of the interrupter unit.

Der Aufbau der im Innern des Kapselungsgehäuses 1 angeordneten Unterbrechereinheit ist unabhängig von der Art des Kapselungsgehäuses 1 im Wesentlichen als gleichartig anzunehmen. Vorliegend weist die Unterbrechereinheit ein erstes Kontaktstück 4 sowie ein zweites Kontaktstück 5 auf. Das erste Kontaktstück 4 sowie das zweite Kontaktstück 5 sind längs der Symmetrieachse 2 relativ zueinander bewegbar. Dabei ist das erste Kontaktstück 4 vorliegend ortsfest ausgeführt, während das zweite Kontaktstück 5 längs der Symmetrieachse 2 bezüglich des Kapselungsgehäuses 1 verschiebbar ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass in umgekehrter Weise das erste Kontaktstück 4 bewegbar und das zweite Kontaktstück 5 als feststehendes Kontaktstück oder beide Kontaktstücke 4, 5 bewegbar ausgeführt sind. Vorliegend ist das erste Kontaktstück 4 bolzenförmig ausgestaltet, wohingegen das zweite Kontaktstück 5 gegengleich buchsenartig ausgeformt ist. Das erste Kontaktstück 4 ist von einem ersten Nennstromkontaktstück 6 koaxial umgeben. Das erste Nennstromkontaktstück 6 sowie das erste Kontaktstück 4 sind miteinander elektrisch leitend verbunden, so dass das erste Kontaktstück 4 sowie das erste Nennstromkontaktstück 6 stets das gleiche elektrische Potential führen. Das zweite Kontaktstück 5 ist von einem zweiten Nennstromkontaktstück 7 umgeben. Auch das zweite Kontaktstück 5 ist mit dem zweiten Nennstromkontaktstück 7 elektrisch leitend verbunden, so dass das zweite Nennstromkontaktstück 7 und das zweite Kontaktstück 5 stets das gleiche elektrische Potential führen. Ebenso wie das erste Kontaktstück 4 ist das erste Nennstromkontaktstück 6 bezüglich des Kapselungsgehäuses 1 ortsfest gelagert. Das zweite Kontaktstück 5 sowie das zweite Nennstromkontaktstück 7 sind über ihre elektrisch leitende Verbindung winkelstarr miteinander verbunden, so dass eine Relativbewegung des zweiten Kontaktstückes 5 bezüglich des ersten Kontaktstückes 4 ebenfalls eine Relativbewegung des zweiten Nennstromkontaktstückes 7 bezüglich des ersten Nennstromkontaktstücks 6 zur Folge hat. Vorliegend ist das erste Nennstromkontaktstück 6 buchsenförmig ausgestaltet, so dass in die buchsenförmige Ausnehmung des ersten Nennstromkontaktstückes 6 das zweite Nennstromkontaktstück 7 einfahrbar und kontaktierbar ist. Es kann darüber hinaus auch vorgesehen sein, dass auch das erste Nennstromkontaktstück 6 relativ zum Kapselungsgehäuse 1 bewegbar ist und das zweite Nennstromkontaktstück 7 relativ zum Kapselungsgehäuse 1 ortsfest ausgeführt ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass sowohl das erste Nennstromkontaktstück 6 als auch das zweite Nennstromkontaktstück 7 relativ zum Kapselungsgehäuse bewegbar sind. Eine Auswahl der Bewegbarkeit bzw. Ortsveränderlichkeit der beiden Kontaktstücke 4, 5 bzw. der beiden Nennstromkontaktstücke 6, 7 kann bedarfsweise erfolgen. Durch eine Bewegung jeweils beider Kontaktstücke 4, 5 oder beider Nennstromkontaktstücke 6, 7, die jeweils mit entgegengesetztem Richtungssinn erfolgen sollte, kann die Kontakttrenngeschwindigkeit bei einem Ausschaltvorgang bzw. die Kontaktierungsgeschwindigkeit bei einem Einschaltvorgang erhöht werden.The construction of the interrupter unit arranged in the interior of the encapsulating housing 1 is essentially assumed to be similar regardless of the type of encapsulating housing 1. In the present case, the interrupter unit has a first contact piece 4 and a second contact piece 5. The first contact piece 4 and the second contact piece 5 are along the symmetry axis 2 relative to each other movable. In this case, the first contact piece 4 is designed to be stationary in the present case, while the second contact piece 5 is displaceable along the symmetry axis 2 with respect to the encapsulation housing 1. However, it can also be provided that in the reverse manner, the first contact piece 4 are movable and the second contact piece 5 as a fixed contact piece or both contacts 4, 5 are designed to be movable. In the present case, the first contact piece 4 is designed bolt-shaped, whereas the second contact piece 5 is formed gegengleich bush-like. The first contact piece 4 is coaxially surrounded by a first rated current contact piece 6. The first rated current contact piece 6 and the first contact piece 4 are electrically conductively connected to each other, so that the first contact piece 4 and the first rated current contact piece 6 always carry the same electrical potential. The second contact piece 5 is surrounded by a second rated current contact piece 7. Also, the second contact piece 5 is electrically conductively connected to the second rated current contact piece 7, so that the second rated current contact piece 7 and the second contact piece 5 always carry the same electrical potential. Like the first contact piece 4, the first rated current contact piece 6 is mounted stationary relative to the encapsulating housing 1. The second contact piece 5 and the second rated current contact piece 7 are rigidly connected to each other via their electrically conductive connection, so that a relative movement of the second contact piece 5 with respect to the first contact piece 4 also has a relative movement of the second rated current contact piece 7 with respect to the first rated current contact piece 6 result. In the present case, the first rated current contact piece 6 is designed socket-shaped, so that in the socket-shaped recess of the first rated current contact piece 6, the second rated current contact piece 7 is retractable and contactable. It In addition, it can also be provided that also the first rated current contact piece 6 is movable relative to the encapsulating housing 1 and the second rated current contact piece 7 is designed to be stationary relative to the encapsulating housing 1. It can also be provided that both the first rated current contact piece 6 and the second rated current contact piece 7 are movable relative to the encapsulating housing. A selection of the mobility or location variability of the two contact pieces 4, 5 or the two rated current contact pieces 6, 7 can be made as required. By a movement in each case both contact pieces 4, 5 or both rated current contact pieces 6, 7, which should take place in each case with opposite sense of direction, the contact separation speed can be increased at a turn-off or contacting speed at a power-up.

Am ersten Nennstromkontaktstück 6, welches ortsfest relativ zum Kapselungsgehäuse 1 gelagert ist, ist der erste Anschlusspunkt 3a elektrisch leitend kontaktiert. Das erste Nennstromkontaktstück 6 ist mit einer kreiszylinderartigen Außenmantelfläche versehen und ragt in eine Führungshülse 8 hinein. Die Führungshülse 8 ist ortsfest zum Kapselungsgehäuse 1 gelagert. Das zweite Nennstromkontaktstück 7 ist längs der Symmetrieachse 2 in der Führungshülse 8 verschiebbar. Zwischen dem zweiten Nennstromkontaktstück 7 und der Führungshülse 8 ist eine in der Figur nicht näher dargestellte elektrische Gleitkontaktanordnung innerhalb eines Fügespaltes angeordnet, so dass eine elektrisch leitende Kontaktierung der Führungshülse 8 mit dem zweiten Nennstromkontaktstück 7 und im Folgenden auch mit dem zweiten Kontaktstück 5 gegeben ist. Der zweite Anschlusspunkt 3b ist elektrisch leitend mit der Führungshülse 8 verbunden. Somit ist ausgehend von dem ersten Anschlusspunkt 3a über das erste Nennstromkontaktstück 6, respektive das erste Kontaktstück 4 sowie das zweite Nennstromkontaktstück 7, respektive das zweite Kontaktstück 5 und die Führungshülse 8 zu dem zweiten Anschlusspunkt 3b ein Strompfad gegeben, welcher mittels des Druckgas-Leistungsschalters auftrennbar bzw. herstellbar ist.At the first rated current contact piece 6, which is mounted stationarily relative to the encapsulating housing 1, the first connection point 3a is contacted in an electrically conductive manner. The first rated current contact piece 6 is provided with a circular cylindrical outer circumferential surface and projects into a guide sleeve 8. The guide sleeve 8 is mounted stationarily to the encapsulating housing 1. The second rated current contact piece 7 is displaceable along the symmetry axis 2 in the guide sleeve 8. Between the second rated current contact piece 7 and the guide sleeve 8, a not shown in the figure electrical Gleitkontaktanordnung is disposed within a joint gap, so that an electrically conductive contacting of the guide sleeve 8 is given to the second rated current contact piece 7 and below with the second contact piece 5. The second connection point 3b is electrically conductively connected to the guide sleeve 8. Thus, starting from the first connection point 3a via the first rated current contact piece 6, respectively the first contact piece 4 and the second rated current contact piece 7, respectively the second contact piece 5 and the guide sleeve 8 to the second connection point 3b given a current path, which can be separated or produced by means of the compressed gas circuit breaker.

Die beiden Nennstromkontaktstücke 6, 7 dienen dabei als Nennstrompfad, welcher möglichst niederimpedant ausgeführt ist, so dass der Kontaktwiderstand innerhalb der Unterbrechereinheit des Druckgas-Leistungsschalters möglichst gering ist. Die beiden Kontaktstücke 4, 5 wirken als Lichtbogenkontaktstücke. Bei einem Ausschaltvorgang werden zunächst die Nennstromkontaktstücke 6, 7 getrennt. Ein Stromfluss kommutiert auf die noch geschlossenen Kontaktstücke 4, 5. Nach einem Trennen der Kontaktstücke 4, 5 kann es zu einem Zünden eines Lichtbogens kommen. Der Lichtbogen wird an den Kontaktstücken 4, 5 geführt. Daher sind die beiden Kontaktstücke 4, 5 für eine hohe Abbrandfestigkeit ausgelegt und ausgestaltet.The two rated current contact pieces 6, 7 serve as a nominal current path, which is designed as low impedance as possible, so that the contact resistance within the interrupter unit of the compressed gas circuit breaker is minimized. The two contact pieces 4, 5 act as arcing contact pieces. In a turn-off, the rated current contact pieces 6, 7 are first separated. A current flow commutes on the still closed contact pieces 4, 5. After a separation of the contact pieces 4, 5, there may be an ignition of an arc. The arc is guided on the contact pieces 4, 5. Therefore, the two contact pieces 4, 5 are designed and configured for a high erosion resistance.

Das zweite Kontaktstück 5 mit seiner buchsenförmigen Gestalt ist an seinem dem ersten Kontaktstück 4 zugewandten Ende mit einer Vielzahl von elastisch verformbaren Kontaktfingern versehen. Die Kontaktfinger sitzen an einem Antriebsrohr 9 stirnseitig auf. Das Antriebsrohr 9 ist koaxial zur Symmetrieachse 2 ausgerichtet und längs der Symmetrieachse 2 verschiebbar. An dem zweiten Nennstromkontaktstück 7 ist eine Isolierstoffdüse 10 angeordnet. Die Isolierstoffdüse 10 ist rotationssymmetrisch ausgeformt und koaxial zur Symmetrieachse 2 ausgerichtet. Die Isolierstoffdüse 10 ist winkelstarr mit dem zweiten Nennstromkontaktstück 7 verbunden und entsprechend bei einer Bewegung des zweiten Nennstromkontaktstückes 7 mitbewegbar. Die Isolierstoffdüse 10 umgibt die Kontaktfinger des zweiten Kontaktstückes 5 und überragt diese in Richtung des ersten Kontaktstückes 4. Die Isolierstoffdüse 10 weist eine Düsenengstelle 11 auf, welche sich stirnseitig vor einer Buchsenöffnung des zweiten Kontaktstückes 5 erstreckt. Die Düsenengstelle 11 ist im Wesentlichen eine zylindrische Ausnehmung, welche koaxial zur Symmetrieachse 2 verläuft. Der Querschnitt der Düsenengstelle 11 korrespondiert dabei zum Querschnitt des ersten Kontaktstückes 4, wobei der Querschnitt der Düsenengstelle 11 geringfügig größer als der Querschnitt des ersten Kontaktstückes 4 ist. Das von dem zweiten Nennstromkontaktstück 7 fortragende Ende der Isolierstoffdüse 10 stützt sich winkelstarr an einer mit dem ersten Nennstromkontaktstück 6 verbundenen Stützhülse 12 ab. Die Isolierstoffdüse 10 gleitet innerhalb der Stützhülse 12 während des Vollziehens einer Schaltbewegung. Zwischen den beiden Kontaktstücken 4, 5 erstreckt sich eine Lichtbogenzone, innerhalb welcher ein Lichtbogen bevorzugt geführt werden sollte. Ein Lichtbogen kann sowohl bei einem Einschalt- als auch bei einem Ausschaltvorgang auftreten, wobei der Lichtbogen vorzugsweise mit seinen Fußpunkten an den beiden Kontaktstücken 4, 5 brennen sollte. Um ein rechtzeitiges Kommutieren auf die Kontaktstücke 4, 5 zu gewährleisten, ist bei einem Einschaltvorgang ein voreilendes Kontaktieren der beiden Kontaktstücke 4, 5 vor einem Kontaktieren der beiden Nennstromkontaktstücke 6, 7 vorgesehen. Bei einem Ausschaltvorgang ist ein Trennen der beiden Nennstromkontaktstücke 6, 7 vor einem Trennen der Kontaktstücke 4, 5 vorgesehen, d. h., die Kontaktstücke 4, 5 sind gegenüber den Nennstromkontaktstücken 6, 7 als nacheilend ausgestaltet. Die Lichtbogenzone erstreckt sich zwischen den beiden Kontaktstücken 4, 5 bzw. um die beiden Kontaktstücke 4, 5 herum. Vorliegend ist die Lichtbogenzone auch innerhalb der Düsenengstelle 11 der Isolierstoffdüse 10 zu finden. Die Lichtbogenzone ist über einen Speisekanal 13 mit einem Heißgasspeichervolumen 14 verbunden. Vorliegend erstreckt sich der Speisekanal 13 durch die Isolierstoffdüse 10. Es kann vorgesehen sein, dass der Speisekanal 13 nach Art eines Ringkanals die Isolierstoffdüse 10 durchsetzt und die Isolierstoffdüse 10 so in einen innenliegenden und einen außenliegenden Abschnitt unterteilt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Kanäle eine Wandung der Isolierstoffdüse 10 durchsetzen und in der Düsenengstelle 11 münden. Das Heißgasspeichervolumen 14 erstreckt sich koaxial zu der Symmetrieachse 2 und weist vorliegenden einen im Wesentlichen ringzylindrischen Charakter auf. Das Heißgasspeichervolumen 14 erstreckt sich koaxial zu der Symmetrieachse 2 und liegt am Umfang des zweiten Kontaktstückes 5 und ist durch das zweite Nennstromkontaktstück 7 begrenzt. Somit ist das Heißgasspeichervolumen 14 nach Art eines Ringes geformt, welcher von dem Antriebsrohr 9 durchsetzt ist und seinerseits in radialer Richtung von dem zweiten Nennstromkontaktstück 7 begrenzt ist. An einer Stirnseite, in welcher der Speisekanal 13 in dem Heißgasspeichervolumen 14 mündet, wird das Heißgasspeichervolumen 14 auch von der Isolierstoffdüse 10 begrenzt. Am dazu entgegengesetzten Ende ist die dortige Stirnseite als Trennwand 15 ausgestaltet. In der Trennwand 15 ist ein Überströmkanal 16 angeordnet. Vorliegend ist der Überströmkanal 16 durch mehrere in der Trennwand 15 liegende Bohrungen realisiert, wobei die Bohrungen parallel zur Symmetrieachse 2 verlaufen. Vorliegend ist der Überströmkanal 16 mittels eines differenzdruckgesteuerten Ventils, insbesondere eines Einwegeventils 17, verschließbar.The second contact piece 5 with its sleeve-shaped form is provided at its end facing the first contact piece 4 with a plurality of elastically deformable contact fingers. The contact fingers sit on a drive tube 9 on the front side. The drive tube 9 is aligned coaxially with the axis of symmetry 2 and displaceable along the symmetry axis 2. At the second rated current contact piece 7 a Isolierstoffdüse 10 is arranged. The insulating material nozzle 10 is rotationally symmetrical and aligned coaxially with the axis of symmetry 2. The Isolierstoffdüse 10 is connected at an angle rigid with the second rated current contact piece 7 and mitbewegbar in a movement of the second rated current contact piece 7. The Isolierstoffdüse 10 surrounds the contact fingers of the second contact piece 5 and projects beyond this in the direction of the first contact piece 4. The insulating material 10 has a Nozzle throat 11, which extends frontally in front of a socket opening of the second contact piece 5. The nozzle throat 11 is essentially a cylindrical recess which runs coaxially to the symmetry axis 2. The cross section of the nozzle throat 11 corresponds to the cross section of the first contact piece 4, wherein the cross section of the nozzle throat 11 is slightly larger than the cross section of the first contact piece 4. The end of the insulating material nozzle 10 which bears from the second rated current contact piece 7 is supported at an angle with respect to a supporting sleeve 12 connected to the first rated current contact piece 6. The Isolierstoffdüse 10 slides within the support sleeve 12 during the completion of a switching movement. Between the two contact pieces 4, 5 extends an arc zone, within which an arc should preferably be performed. An arc can occur both during a switch-on as well as during a switch-off process, wherein the arc should preferably burn with its base points on the two contact pieces 4, 5. In order to ensure a timely commutation on the contact pieces 4, 5, in a switch-on a premature contact of the two contact pieces 4, 5 before contacting the two rated current contact pieces 6, 7 is provided. In a turn-off operation, a separation of the two rated current contact pieces 6, 7 is provided before disconnecting the contact pieces 4, 5, ie, the contact pieces 4, 5 are compared to the rated current contact pieces 6, 7 configured as lagging. The arc zone extends between the two contact pieces 4, 5 or around the two contact pieces 4, 5 around. In the present case, the arc zone can also be found within the nozzle throat 11 of the insulating nozzle 10. The arc zone is connected via a feed channel 13 with a hot gas storage volume 14. In the present case, the feed channel 13 extends through the Isolierstoffdüse 10. It can be provided that the feed channel 13 in the manner of an annular channel the Insulated material nozzle 10 passes through and divides the insulating material nozzle 10 into an inner and an outer section. However, it can also be provided that one or more channels pass through a wall of the insulating material nozzle 10 and open into the nozzle throat 11. The hot gas storage volume 14 extends coaxially with the axis of symmetry 2 and has a substantially ring-cylindrical character. The hot gas storage volume 14 extends coaxially with the axis of symmetry 2 and lies on the circumference of the second contact piece 5 and is limited by the second rated current contact piece 7. Thus, the hot gas storage volume 14 is formed in the manner of a ring which is penetrated by the drive tube 9 and in turn is limited in the radial direction of the second rated current contact piece 7. On a front side, in which the feed channel 13 opens into the hot gas storage volume 14, the hot gas storage volume 14 is also limited by the insulating material 10. At the opposite end of the local end face is designed as a partition 15. In the partition wall 15, an overflow channel 16 is arranged. In the present case, the overflow channel 16 is realized by a plurality of bores lying in the partition wall 15, wherein the bores run parallel to the symmetry axis 2. In the present case, the overflow channel 16 can be closed by means of a differential-pressure-controlled valve, in particular a one-way valve 17.

Die Trennwand 15 ist als Kolben ausgestaltet, welcher innerhalb der Führungshülse 8 längs der Symmetrieachse 2 verschiebbar ist. Der Kolben begrenzt ein volumenveränderliches Kompressionsvolumen 18. Der Kolben nimmt das Heißgasspeichervolumen 14 in seinem Inneren auf. Das Kompressionsvolumen 18 erstreckt sich ausgehend von der Lichtbogenzone in Richtung der Symmetrieachse 2 hinter dem Heißgasspeichervolumen 14. Das Kompressionsvolumen 18 weist ähnlich wie das Heißgasspeichervolumen 14 eine hohlzylindrische Formgebung auf, wobei eine mantelseitige Begrenzung des Kompressionsvolumens 18 durch die Führungshülse 8 gegeben ist. Eine innenmantelseitige Begrenzung des Kompressionsvolumens 18 ist durch das Antriebsrohr 9 gegeben. Die Trennwand 15 sowie das Antriebsrohr 9 sind winkelstarr miteinander verbunden. Die Trennwand 15 bildet eine bewegbare stirnseitige Begrenzung des Kompressionsvolumens 18. Weiterhin weist das Kompressionsvolumen 18 eine ortsfeste Stirnwand 19 auf. Die ortsfeste Stirnwand 19 ist winkelstarr mit der Führungshülse 8 verbunden. Die ortfeste Stirnwand 19 ist von dem Antriebsrohr 9 durchsetzt und das Antriebsrohr 9 ist relativ zur ortsfesten Stirnwand 19 bewegbar. In der Mantelfläche des Kompressionsvolumens 18, d. h., in einer Wandung der Führungshülse 8 sind mehrere Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d angeordnet. Die Positionen der Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d können in der Wandung der Führungshülse 8 bedarfsweise gewählt werden. Darüber hinaus ist auch die Anzahl der Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d variabel. Der Strömungswiderstand der Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d ist jedoch in Summe größer als der Strömungswiderstand des von dem Ventil 17 unverschlossenen Überströmkanals 16. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist die Lage der Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d derart gewählt, dass die Ersten der Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d im Verlauf eines Ausschaltvorganges dann verdämmt werden, wenn das erste Kontaktstück 4 die Düsenengstelle 11 gerade freigegeben hat.The partition wall 15 is designed as a piston, which is displaceable within the guide sleeve 8 along the symmetry axis 2. The piston limits a volume variable compression volume 18. The piston receives the hot gas storage volume 14 in its interior. The compression volume 18 extends from the arc zone in the direction of the axis of symmetry 2 behind the hot gas storage volume 14. The compression volume 18, similar to the hot gas storage volume 14 has a hollow cylindrical shape, wherein a shell-side limitation of the compression volume 18 is given by the guide sleeve 8. An inner shell-side boundary of the compression volume 18 is given by the drive tube 9. The partition wall 15 and the drive tube 9 are connected to each other with angular locking. The partition wall 15 forms a movable frontal boundary of the compression volume 18. Furthermore, the compression volume 18 has a stationary end wall 19. The fixed end wall 19 is rigidly connected to the guide sleeve 8. The stationary end wall 19 is penetrated by the drive tube 9 and the drive tube 9 is movable relative to the stationary end wall 19. In the lateral surface of the compression volume 18, ie, in a wall of the guide sleeve 8 a plurality of outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d are arranged. The positions of the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d can be selected as required in the wall of the guide sleeve 8. In addition, the number of outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d is variable. However, the flow resistance of the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d is greater than the total flow resistance of the overflow channel 16 not opened by the valve 17. In the present exemplary embodiment FIG. 1 is the location of the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d selected such that the first of the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d are dammed during a Ausschaltvorganges when the first contact piece 4, the nozzle throat 11 has just released.

Aufgrund der axial hintereinander liegenden Abfolge mehrerer Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d erfolgt eine stufenartige Reduzierung des durch die mehreren Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d zur Verfügung gestellten Querschnittes. Damit erfolgt eine stufenartige Erhöhung des Gesamtströmungswiderstandes der Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d.Because of the succession of several outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d arranged axially one behind the other, a step-like reduction of the cross-section provided by the plurality of outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d takes place. This results in a step-like increase in the total flow resistance of the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d.

Die Lage der Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d ist dabei derart gewählt, dass bei einer Relativbewegung des zweiten Nennstromkontaktstückes 7 innerhalb der Führungshülse 8 das Nennstromkontaktstück 7 bzw. der Kolben/die Trennwand 15 sich vor die Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d schiebt.The position of the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d is selected such that during a relative movement of the second rated current contact piece 7 within the guide sleeve 8, the rated current contact piece 7 or the piston / the partition wall 15 in front of the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d pushes.

Im Folgenden soll beispielartig die Funktionsweise des in der Figur 1 gezeigten Druckgas-Leistungsschalters beschrieben werden. Zunächst wird ein Einschaltvorgang beschrieben, wobei von dem Halbbild der Figur 1 auszugehen ist, in welchem die beiden Kontaktstücke 4, 5 sowie die beiden Nennstromkontaktstücke 6, 7 voneinander getrennt sind. Im Zuge eines Einschaltvorganges werden die Kontaktstücke 4, 5 sowie die Nennstromkontaktstücke 6, 7 miteinander in galvanischen Kontakt gebracht.The following is an example of the operation of the in the FIG. 1 shown compressed gas circuit breaker will be described. First, a turn-on is described, wherein of the field of FIG. 1 is assumed, in which the two contact pieces 4, 5 and the two rated current contact pieces 6, 7 are separated from each other. In the course of a switch-on, the contact pieces 4, 5 and the rated current contact pieces 6, 7 are brought into galvanic contact with each other.

Über eine Antriebseinrichtung wird das Antriebsrohr 9 längs der Symmetrieachse 2 derart bewegt, dass das daran gekoppelte zweite Kontaktstück 5 sowie das zweite Nennstromkontaktstück 7 in Richtung des korrespondieren ersten Kontaktstückes 4 bzw. des korrespondierenden ersten Nennstromkontaktstückes 6 bewegt wird. Auf diesem Weg taucht das erste Kontaktstück 4 in die Düsenengstelle 11 der Isolierstoffdüse 10 ein. Bei einer ausreichenden Annäherung der räumlich voreilenden Kontaktstücke 4, 5 kann es zum Entstehen eines so genannten Vorüberschlages kommen. Mit einer galvanischen Kontaktierung der beiden Kontaktstücke 4, 5 erlischt der Vorüberschlag.The drive tube 9 is moved along the symmetry axis 2 by means of a drive device in such a way that the second contact piece 5 coupled thereto and the second rated current contact piece 7 are moved in the direction of the corresponding first contact piece 4 or the corresponding first rated current contact piece 6. In this way, the first contact piece 4 dips into the nozzle throat 11 of the insulating material 10. With a sufficient approximation of the spatially leading contact pieces 4, 5, it can lead to the emergence of a so-called rollover. With a galvanic contacting of the two contact pieces 4, 5 expires the rollover.

Bei einem Ausschaltvorgang wird eine Antriebsbewegung auf das Antriebsrohr 9 aufgebracht, wodurch dieses mit entgegengesetztem Richtungssinn als bei einem Einschaltvorgang längs der Symmetrieachse 2 bewegt wird. Nunmehr erfolgt zunächst eine Trennung der beiden Nennstromkontaktstücke 6, 7. Die beiden Kontaktstücke 4, 5 verbleiben zu diesem Zeitpunkt noch in einem galvanischen Kontakt. Ein zwischen den beiden Anschlusspunkten 3a, 3b fließender elektrischer Strom kommutiert von der zwischen den Nennstromkontaktstücken 6, 7 gebildeten Strombahn auf die zwischen den Kontaktstücken 4, 5 gebildete Strombahn. Die Relativbewegung zwischen den beiden Kontaktstücken 4, 5 schreitet voran. Zu einem bestimmten Zeitpunkt erfolgt eine galvanische Trennung der beiden Kontaktstücke 4, 5. Aufgrund der zwischen den beiden Anschlusspunkten 3a, 3b herrschenden Potentialdifferenz wird über den Strompfad und die Kontaktstücke 4, 5 ein elektrischer Strom getrieben. Bei einem entsprechenden Schwingen des Stromes, beispielsweise aufgrund einer treibenden Wechselspannung, kann es zu einem natürlichen Erlöschen des Stromes kommen, d. h., es tritt kein Ausschaltlichtbogen auf. In einem entsprechend ungünstigeren Zeitpunkt tritt ein Ausschaltlichtbogen auf, welcher zwischen den beiden Kontaktstücken 4, 5 brennt. Aufgrund der axialen Ausdehnung der Düsenengstelle 11 in Richtung der Symmetrieachse 2 wird auch nach einem Trennen der beiden Kontaktstücke 4, 5 die Düsenengstelle 11 weiterhin von dem ersten Kontaktstück 4 verdämmt. Ein zwischen den Kontaktstücken 4, 5 brennender Lichtbogen trägt in die Lichtbogenzone thermische Energie ein und erhitzt dort befindliches elektrisch isolierendes Gas und erhitzt dieses zu Schaltgas bzw. Heißgas. Weiterhin kann es zum Abbrand von Isoliermaterial oder Leitermaterial kommen, so dass sich in der Lichtbogenzone auch eine Plasmawolke aufbaut. Ein Überdruck in der Lichtbogenzone kann beispielsweise durch das Antriebsrohr 9 in Richtung der Symmetrieachse 2 mittels einer Heißgasströmung reduziert werden.In a turn-off operation, a drive movement is applied to the drive tube 9, whereby this is moved with opposite sense of direction than during a switch-on along the symmetry axis 2. Now, first, a separation of the two rated current contact pieces 6, 7. The two contact pieces 4, 5 remain at this time still in a galvanic contact. One between the two connection points 3a, 3b flowing electric current commutes from the current path formed between the rated current contact pieces 6, 7 on the formed between the contact pieces 4, 5 current path. The relative movement between the two contact pieces 4, 5 progresses. At a certain time, there is a galvanic separation of the two contact pieces 4, 5. Due to the prevailing between the two connection points 3a, 3b potential difference is driven via the current path and the contact pieces 4, 5, an electric current. With a corresponding oscillation of the current, for example due to a driving AC voltage, it can lead to a natural extinction of the current, ie, there is no Ausschaltlichtbogen. At a correspondingly less favorable time, a switch-off arc occurs, which burns between the two contact pieces 4, 5. Due to the axial extent of the nozzle throat 11 in the direction of the symmetry axis 2, the nozzle throat 11 is still dammed by the first contact piece 4 even after a separation of the two contact pieces 4, 5. An arc burning between the contact pieces 4, 5 carries thermal energy into the arc zone and heats electrically insulating gas located there and heats it to switching gas or hot gas. Furthermore, it can lead to the burning of insulating material or conductor material, so that builds up a plasma cloud in the arc zone. An overpressure in the arc zone can be reduced, for example, by the drive tube 9 in the direction of the symmetry axis 2 by means of a hot gas flow.

In Nähe des Lichtbogens mündet in der Düsenengstelle 11 aus radialer Richtung der Speisekanal 13, so dass Heißgas auch über den Speisekanal 13 aus der Lichtbogenzone ausgeleitet wird. Der Speisekanal 13 mündet in dem Heißgasspeichervolumen 14, welches ein konstantes Volumen aufweist. Mit zunehmender Dauer des Brennens des Ausschaltlichtbogens in der Lichtbogenzone wird zunehmend mehr Heißgas in das Heißgasspeichervolumen 14 hineingepresst, so dass innerhalb des Heißgasspeichervolumens 14 eine Erhöhung des dortigen Druckes erfolgt, da über den Speisekanal 13 dauerhaft heißes Schaltgas nachdrängt.In the vicinity of the arc opens in the nozzle throat 11 from the radial direction of the feed channel 13 so that hot gas is discharged via the feed channel 13 from the arc zone. The feed channel 13 opens into the hot gas storage volume 14, which has a constant volume. With increasing duration of burning of the turn-off arc in the arc zone More and more hot gas is pressed into the hot gas storage volume 14, so that within the hot gas storage volume 14, there is an increase in the local pressure, as over the feed channel 13 permanently hot switching gas nachdrängt.

Während einer Ausschaltbewegung wird durch eine Bewegung der bewegbaren Trennwand 15, welche als bewegbarer Kolben das Volumen des Kompressionsvolumens 18 verkleinert, eine mechanische Verdichtung von innerhalb des Kompressionsvolumens 18 vorgehaltenen kalten Isoliergases bewirkt. Aufgrund der Volumenreduzierung des Kompressionsvolumens 18 wird dort befindliches kaltes Isoliergas in seinem Druck erhöht. Während des Kompressionsvorganges kann eine Menge von Isoliergas über die Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d aus dem Kompressionsvolumen 18 verpuffen. Durch eine Wahl des zur Verfügung stehenden Querschnittes für die Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d kann diese Menge jedoch begrenzt werden. Mit einem weiteren Voranschreiten wird die Verdämmung der Düsenengstelle 11 durch das erste Kontaktstück 4 aufgehoben. Der Lichtbogen kann weiterhin zwischen den beiden Kontaktstücken 4, 5 brennen. Mit der Aufhebung der Verdämmung der Düsenengstelle 11 kann das innerhalb des Heißgasspeichervolumens 14 zwischengespeicherte und in seinem Druck erhöhte Heißgas in umgekehrter Richtung durch den Speisekanal 13 in die Lichtbogenzone zurückströmen und aufgrund der erhöhten Strömung den Lichtbogen beblasen und die Lichtbogenzone von der dort befindlichen Plasmawolke beräumen. Mit einer Reduzierung des Druckes in dem Heißgasspeichervolumen 14 kann im Kompressionsvolumen 18 mechanisch komprimiertes Isoliergas über den Überströmkanal 16 in das Heißgasspeichervolumen 14 übertreten und von dort über den Speisekanal 13 zur Beblasung des Lichtbogens genutzt werden. Das kalte Isoliergas wirkt nach einer ersten Räumung der Lichtbogenzone durch das zwischengespeicherte Heißgas zusätzlich kühlend und ist deshalb besonders geeignet, um den heißen Lichtbogen zu kühlen, zu beblasen und schlussendlich zum Erlöschen zu bringen.During a turn-off movement, a movement of the movable partition wall 15, which reduces the volume of the compression volume 18 as a movable piston, causes a mechanical compression of cold insulating gas held within the compression volume 18. Due to the volume reduction of the compression volume 18 located there cold insulating gas is increased in its pressure. During the compression process, a quantity of insulating gas may be deflated via the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d from the compression volume 18. By choosing the available cross section for the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d, however, this amount can be limited. With a further progress, the damming of the nozzle throat 11 is canceled by the first contact piece 4. The arc can continue to burn between the two contact pieces 4, 5. With the abolition of the entanglement of the Düsenengstelle 11, the cached within the hot gas storage volume 14 and increased in its pressure hot gas in the reverse direction through the feed channel 13 back into the arc zone and blow the arc due to the increased flow and sweep the arc zone of the plasma cloud located there. With a reduction of the pressure in the hot gas storage volume 14, mechanically compressed insulating gas can pass into the hot gas storage volume 14 via the overflow channel 16 in the compression volume 18 and be used therefrom via the feed duct 13 for blowing out the arc. The cold insulating gas acts after a first evacuation of the arc zone by the cached hot gas additionally cooling and is therefore particularly suitable to the hot arc cool, blow and finally extinguish.

Aufgrund der Position der Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d werden die Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d nach einem Aufheben der Verdämmung der Düsenengstelle 11 durch das erste Kontaktstück 4 schrittweise von dem zweiten Nennstromkontaktstück 7 überdeckt, so dass zum Ende der Ausschaltbewegung eine zusätzliche Erhöhung des Druckes innerhalb des Kompressionsvolumens 18 erfolgen kann, da ein Verpuffen des komprimierten Isoliergases über die Abströmöffnungen 20a, 20b, 20c, 20d nur noch in einem verringerten Maße möglich ist. Über den Überströmkanal 16 kann das in seinem Druck erhöhte elektrisch isolierende Gas sich in das Heißgasspeichervolumen 14 hinein entspannen.Due to the position of the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d, the discharge openings 20a, 20b, 20c, 20d are gradually disregarded by the first contact piece 4 of the second rated current contact piece 7 after the suppression of the nozzle throat 11, so that at the end of the switch-off additional increase of the pressure within the compression volume 18 can take place, since a puffing of the compressed insulating gas via the outflow openings 20a, 20b, 20c, 20d is possible only to a reduced extent. Via the overflow channel 16, the increased in its pressure electrically insulating gas can relax into the hot gas storage volume 14 inside.

Die Figuren 2 und 3 zeigen nunmehr alternative Ausgestaltungen der Lagen von Abströmöffnungen. Die Funktion und Konstruktion der in den Figuren 2, 3 gezeigten Druckgas-Leistungsschalter entsprechen dem in der Figur 1 gezeigten Druckgas-Leistungsschalter. In der Figur 2 ist eine alternative Positionierung von Abströmöffnungen 20e, 20f vorgesehen. Die Abströmöffnungen 20e, 20f sind wiederum mantelseitig in das Kompressionsvolumen 18 eingebracht, wobei die Lage jedoch derart gewählt ist, dass selbst im Ausschaltzustand keinerlei Verdämmung der Abströmöffnungen 20e, 20f erfolgt, d. h., die Abströmöffnungen 20e, 20f gemäß der Konstruktion nach Figur 2 sind dauerhaft frei von jeglicher Überdeckung und somit dauerhaft geöffnet. In diesem Falle ist es besonders wichtig, die Strömungswiderstände des Überströmkanals 16 sowie die Strömungswiderstände der Abströmöffnungen 20e, 20f derart aufeinander abzustimmen, dass der Strömungswiderstand der Überströmkanäle 16 geringer (maximal gleich dem Strömungswiderstand der Abströmöffnungen 20e, 20f) ist, als der Strömungswiderstand der Abströmöffnung 20e, 20f.The Figures 2 and 3 now show alternative embodiments of the layers of outflow openings. The function and construction of the in the Figures 2 . 3 shown pressure gas circuit breakers correspond to those in the FIG. 1 shown compressed gas circuit breaker. In the FIG. 2 an alternative positioning of outflow openings 20e, 20f is provided. The outflow openings 20e, 20f are in turn introduced into the compression volume 18 on the shell side, but the position is selected such that no damming of the outflow openings 20e, 20f occurs even in the switch-off state, ie the outflow openings 20e, 20f according to the construction FIG. 2 are permanently free from any overlap and thus permanently open. In this case, it is particularly important to match the flow resistances of the overflow channel 16 and the flow resistances of the outflow openings 20e, 20f to one another such that the flow resistance of the overflow channels 16 is lower (at most equal to the flow resistance of the outflow openings 20e, 20f) than the flow resistance of the discharge opening 20e, 20f.

Die Figur 3 zeigt eine alternative Lage von Abströmöffnungen 20g, 20h, welche nunmehr in der ortsfesten Stirnwand 19 des Kompressionsvolumens 18 angeordnet sind. Auch die Abströmöffnungen 20g, 20h bei der Konstruktion gemäß Figur 3 sind dauerhaft von jeglicher Überdeckung, Ventilbaugruppe o. ä. freigehalten, so dass diese ihrer Wirkung nach den in der Figur 2 gezeigten Abströmöffnungen 20e, 20f entsprechen. Die in der Figur 3 gezeigten Abströmöffnungen 20g, 20h bewirken jedoch ein Übertreten bzw. Verpuffen von komprimierten Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen 18 in das Innere der Unterbrechereinheit hinein. Die Überströmöffnungen 20h, 20g stellen einen Weg aus dem Kompressionsvolumen 18 in einen von der Führungshülse 8 umschlossenen Bereich dar. Über entsprechende Ausnehmungen 21 in der Führungshülse 8 kann das durch die Abströmöffnungen 20g, 20h austretende elektrisch isolierende Gas auch aus der Unterbrechereinheit austreten. Durch eine Anordnung der Abströmöffnungen 20g, 20h an der ortsfesten Stirnwand 19 kann innerhalb der Unterbrechereinheit eine Rückstauwelle entstehen, welche ein Austreten von komprimiertem Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen 18 verzögern kann.The FIG. 3 shows an alternative position of outflow openings 20g, 20h, which are now arranged in the stationary end wall 19 of the compression volume 18. Also the outflow openings 20g, 20h in the construction according to FIG. 3 are permanently kept free of any overlap, valve assembly or the like, so that they have the effect in the FIG. 2 Corresponding outflow openings 20e, 20f correspond. The in the FIG. 3 However, shown discharge ports 20g, 20h cause a transgression or Verpuffen of compressed insulating gas from the compression volume 18 into the interior of the interrupter unit. The overflow openings 20h, 20g provide a way out of the compression volume 18 in a region enclosed by the guide sleeve 8. By means of corresponding recesses 21 in the guide sleeve 8, the electrically insulating gas exiting through the outflow openings 20g, 20h can also escape from the interrupter unit. By arranging the outflow openings 20g, 20h at the stationary end wall 19, a backflow wave can arise within the interrupter unit, which can delay the escape of compressed insulating gas from the compression volume 18.

Claims

Gas-blast circuit-breaker with an arc zone arranged between a first contact (4) and a second contact (5) and connected to a hot gas reservoir volume (14) via a feed channel (13), wherein the hot gas reservoir volume (14) is connected to a variable compression volume (18) by means of an overflow channel (16), and with a wall incorporating at least one outflow opening (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h) which delimits the compression volume (18), characterized in that the outflow opening (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h) is permanently open, at least in the contacting state of the contacts (4, 5).
Gas-blast circuit-breaker according to Claim 1, characterized in that the outflow opening (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h) is permanently open.
Gas-blast circuit-breaker according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that a differential pressure-controlled valve (17) is arranged in the course of the overflow channel (16).
Gas-blast circuit-breaker according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the flow resistance of the permeable overflow channel (16) is equal to or lower than the flow resistance of the open outflow opening (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h).
Gas-blast circuit-breaker according to one of Claims 1, 3 or 4, characterized in that the compression volume (18) is enclosed by a piston (15) which is moveable in relation to the wall, such that the outflow opening (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h) is intermittently closed by the piston.
Gas-blast circuit-breaker according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the wall is configured as a regular cylindrical shell surface (8) of the compression volume (18).
Gas-blast circuit-breaker according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the wall is configured as an end face (19) of the compression volume (18), arranged opposite the piston in the direction of motion thereof.