NO840384L - Hornbryter - Google Patents

Description

Oppfinnelsens gjenstand er en hornbryter som er bestemt til å anvendes i elektriske nett med frakobling av kortslutning resp. jordslutning ved hjelp av effektbryter og omfatter to hornelektroder som er anordnet V-formig i forhold til hverandre og bestemt til å danne fotpunkter for koblingslysbuen.

Hornbrytere av denne art har fra mange år tilbake særlig vært anvendt i strømforsyningsanlegg for elektriske baner.

De benyttes som skillebrytere eller lastskillebrytere til galvanisk sammenkobling og adskillelse av kjøreledningsav-snitt med eller av strømforsyningsanlegget. For det meste blir de anordnet som friluftsbrytere på master eller på portaler. Fordelen ved dem ligger i den enkle åpne konstruksjon og det derved betingede nesten ignorerbare vedlikeholdsbehov,

i den ved anvendelsen av en luftskillestrekning betingede relative uavhengighet av atmosfæriske innflytelser samt i den tydelig synlige koblingstilstand. De krever regelmessig en effektbryter i tillegg.

Hornbrytere har kontakter som er anbragt på henholdsvis

en stasjonær isolator og en svingbar isolator som kan manøv-reres for hånd eller motorisk ved hjelp av en koblingsstang,

og horn av spesiell form som slutter seg til og rager opp fra kontaktene. Den lysbue som oppstår mellom de ved fra-koblingen adskilte kontakter, overtas av hornene over disse, stiger opp langs dem og slukner. Dette er det enkleste prinsipp for slukning av en koblingslysbue.

Det sentrale punkt ved nesten alle bryter er koblingslysbuen som uvegerlig oppstår mellom de elektriske kontakter som følge av strømvarmen når den siste metallbro fordamper. Lysbuen opprettholder til å begynne med strømgjennomgangen mellom kontaktene, da den består av et meget varmt, elektrisk lededyktig plasma. Den utvikler da i trangt begrensede rom meget stor varmeeffekt. Bryterens hovedoppgave består nå

i å bringe dette hete koblingslysbue-plasma under kontroll og kjøle det så sterkt at det i løpet av noen hundredels sekunder mister sin elektriske ledningsevne og dermed bryter

strømmen mellom kontaktene. Ved vekselstrømbrytere passerer strømmen periodisk null, og bryterens oppgave blir da å forhindre fornyet tenning etter den naturlige nullgjennomgang. Som følge av den ennå eksisterende ledningsevne hos plasmasøylen går der riktignok under innvirkning av den tilbakevendende spenning en liten såkalt etterstrøm som søker å varme opp koblingsstrekningen på ny. Dette vanskeliggjør den definitive sperring av lysbuestrekningen, fremfor alt hvis steilheten av spenningsstigningen etter nullgjennomgang av spenningen er meget stor. Ved vekselstrøm dreier det seg om effektiv minskning av ladningsbærerne i det korte tidsrom mellom strømmens nullgjennomgang og oppsvinget av den tilbakevendende spenning.

Alt etter brytertype skjer det definitive brudd i den forbindelse etter en eller flere nullgjennomganger av strømmen. En effektiv kjøling av lysbuestrekningen har alltid avgjørende innflytelse. Den blir oppnådd ved at lysbuen stiger opp på grunn av sin egen termiske virkning og dermed blir forlenget på grunn av hornenes form. Der foreligger her en sammenheng mellom koblingseffekt og lysbuelengde. Den sistnevnte må imidlertid forbli begrenset for ikke å true innretninger i nærheten,

så den driftsmessige energiomsetning i den tente lysbue må begrenses. En lastbryter egner seg derfor bare for en begrenset frakoblingseffekt svarende til normal drift.

Nå kan det påvises at flere enn halvparten av alle forstyrrelser forårsaket av lysbuer i koblingsanlegg for midlere spenninger skyldes forstyrrelser ved feilmanøvrering av skillebrytere under last eller av lastbrytere under over-belastning. Overlaststøt og kortvarige kortslutningslignende tilstander inntrer imidlertid relativt ofte i banedrift.

I betraktning av disse stadig større effekter i elektriske anlegg eller de i og for seg høye kortslutningsstrømmer samt den sammentrengte konstruksjon i anlegg for midlere spenninger må innretningene beskyttes stadig bedre mot den skadelige varmestråling fra forstyrrende lysbuer. Da de forstyrrende lysbuer selv som bekjent neppe lar seg forhindre,

må man begrense deres energiutvikling ved mest mulig rask avbrytelse av energitilførselen ved hjelp av effektbrytere.

Firma ASEA har til formålet gitt anvisning på en innretning hvor en fototransistor reagerer på lyset fra forstyrrende lysbuer og via en etterkoblet forsterker bevirker utløsning av en effektbryter som avbryter energitilførselen. Denne innretning er imidlertid ikke bare relativt kostbar, men forblir også hensiktsmessig begrenset til anvendelse i innen-dørs koblingsanlegg. En annen innretning som likeledes bare lar seg anvende-i innendørs koblingsanlegg, har en trykk-bryter som reagerer på den stigning av cellens innvendige trykk som skyldes de termiske effekter av lysbuen, og utløser energimatebryteren under omgåelse av det normale anleggsvern.

Oppfinnelsens oppgave er ved hornbrytere å skaffe en enkel innretning hvor koblingslysbuens overgang fra et tillatt til et forbudt brennområde og en dermed forbundet skade på tilgrensende anleggsdeler kan forhindres, og den løser denne oppgave ved at der ved en hornbryter ved den definerte grense mellom et tillatt og et forbudt brennområde for koblingslysbuen er anordnet en jordet tredje elektrode for denne.

Fordelen ved innretningen ifølge oppfinnelsen ligger

i at det med den er mulig ved hjelp av et element som er enkelt å anbringe og vedlikeholdsfritt, å bevirke den ønskede funksjon som består i utløsning av den forkoblede energi-matebryter, ved å bevirke en kortslutning gjennom den forstyrrende lysbue som trer ut over grensen for det tillatte brennområde og dermed ansporer til det såkalte korttidsbrudd. Innretningen funksjonerer like tilfredsstillende ved hornbrytere uansett om de er montert innendørs eller i friluft.

Et utførelseseksempel på en innretning ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser den i samsvar med oppfinnelsen utrustede hornbryter i sluttet tilstand, og

fig. 2 viser hornbryteren i åpnet tilstand med en skje-matisk antydet lysbue omtrent ved grensen for det vanlige tillatte brennområde.

Fig. 1 viser hornbryteren montert på en konsoll 1 på

en strekkavlastningsmast eller en portal. Den har en stivt anordnet isolator 2 og en isolator 5 som kan svinges om en

akse 4 ved hjelp av en vektstang 3. Til å utøve svingekraften benyttes på kjent måte et (ikke vist) bryterdrivelement,

som via et stangsystem er forbundet med vektstangen 3. Manøv-reringen kan skje for hånd eller ved hjelp av en elektro-motorisk, elektromagnetisk eller pneumatisk drivanordning.

På isolatorenes hetter 6, 7 er der anordnet dobbeltvingede kontaktelementer 8, 9 hvis ene vinge er anordnet som henholdsvis kontaktf jaer og kontaktkniv, og hvis annen vinge er utformet som gjennomborede tilkoblingsører for ikke viste kabelsko på fleksible tilkoblingsledninger. Direkte på kontaktelementene 8, 9 sitter hornene 10, 11, som fordelaktig består av elektrolyttkobber med rundt tverrsnitt, og hvis form er resul-tatet av lange optimeringsforsøk. I åpnet tilstand av bryteren har en skråning på 45° i forhold til vertikalen for de fordelaktig rettlinjet utførte ender av hornene 10, 11 vist seg optimal. Den tredje elektrode 12 som oppfinnelsen gir anvisning på for lysbuen, kan fordelaktig på meget enkel måte være utformet som U-formet metallbøyle som ved de frie ender av sine parallelle ben er mekanisk forbundet med den på jord-potensial anordnede konsoll 1, f.eks. ved forskruning, sveis-ing eller klinking. Derved er der altså skaffet en tett inn-pasning av bøylen 12 i den driftsmessige jording. Den korte tverrbjelke hos bøylen 12 danner den egentlige tredje elektrode som ifølge oppfinnelsen trer i virksom forbindelse med lysbuen. Dens vertikale avstand fra en tenkt forbindelseslinje mellom endene av de utsvungne horn 10, 11, en linje som i en stilling skal representere lengden av den definerte grense mellom tillatt og forbudt brennområde for koblingslysbuen, blir å fastlegge individuelt alt etter bryterens type og innbyg-ningsforhold. Selvsagt må den korte tverrbjelke hos bøylen 12 ikke være anordnet loddrett på planet gjennom hornene 10, 11. Det sier seg selv at det ved utformingen av bøylen 12 må tas hensyn til alle forskrifter for minimumsavstander som skal overholdes mellom spenningsførende og jordede deler.

Funksjonen av innretningen ifølge oppfinnelsen såvel

som lysbueforholdene skal nå bli skissert under henvisning til fig. 2.

Når hornbryteren åpnes ved trekk i betjeningsorganet

på enden av svingevektstangen 3, blir den svingbare isolator 5 svunget om aksen 4 i retning mot urviseren. Herunder kommer først de korresponderende kontaktdeler av kontaktelementene 8, 9 ut av inngrep. Skjer åpningen av bryteren mens der går en laststrøm, oppstår der mellom kontaktelementene 8, 9 på grunn av fordampningen av den siste metallbro forårsaket av strømvarmen en koblingslysbue som til å begynne med beholder bryterkontaktene som fotpunkt og derfor forlenger seg idet kontaktene fjerner seg fra hverandre. Der inntrer da meget raskt en tilstand hvor avstanden mellom kontaktelementene 8, 9 blir større enn avstanden mellom de nedre partier av hornene 10, 11, som ved passende formgivning ved noen bryterutførelser til og med forløper antiparallelt i sluttet tilstand av bryteren, og som ennå under en del av bryterens åpningsbevegelse forblir ekvidistante. Fotpunktene av den på dette tidspunkt ennå korte koblingslysbue går derfor med sikkerhet over på disse nedre avsnitt av hornene 10, 11. Under det videre forløp av bryterens åpningsbevegelse vandrer lysbuepunktene ut forbi knekkstedene i hornene 10,

11, så lysbuen fra dette tidspunkt av undergår den forlengelse som skal til for den fornødne kjøling. I normal drift av bryteren bør lysbuen slukne senest når dens fotpunkter kommer i umiddelbar nærhet av endene av hornene 10, 11 eller til selve disse ender. Men hvis den opptredende effekt uansett av hvilke årsaker overskrider bryterens merkeeffekt, vil koblingslysbuen idet fotpunktene blir stående ved enden av hornene, søke å forlenge seg videre ved oppbuling av U-formen og komme ut i et område hvor der befinner seg annet driftsutstyr. Da ville der kunne skje en termisk skade på dette driftsutstyr eller en utillatelig overgang av lysbuen til dette.

Den avhjelp oppfinnelsen gir anvisning på, består i

at der ved grensen for det ovennevnte område hvor der befinner seg annet driftsutstyr, er anordnet en tredje, godt jordet elektrode som nevnt, som lysbuen går over på, så der inntrer en såkalt lysbuejordslutning resp. - ved de enfasede nett

som i regelen anvendes for baneforsyning - en lysbuekort-slutning. Denne hører i motsetning til de overbelastninger av bryterne som forårsakes ved feilbetjening eller feilstyring, til de uunngåelige forstyrrelsestilfeller som driften må

være forberedt på, og som faktisk kan elimineres rutinemessig ved utløsning av den effektbryter som er ansvarlig for det rammed<*>e område.

Claims (1)

1. Hornbryter bestemt til å anvendes i elektriske nett

   med kortslutnings- resp. jordslutnings-frakobling ved hjelp av effektbryter og forsynt med to hornelektroder som er anordnet V-formig i forhold til hverandre og skal tjene som fotpunkter for koblingslysbuen, karakterisert , ved at der ved den definerte grense mellom et tillatt og et forbudt brennområde for koblingslysbuen er anordnet en jordet tredje elektrode for koblingslysbuen.