WO2000022641A1 - Mittelspannungsschalter - Google Patents

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WO2000022641A1
WO2000022641A1 PCT/DE1999/003251 DE9903251W WO0022641A1 WO 2000022641 A1 WO2000022641 A1 WO 2000022641A1 DE 9903251 W DE9903251 W DE 9903251W WO 0022641 A1 WO0022641 A1 WO 0022641A1
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voltage switch
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medium
contact carrier
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David-Walter Branston
Norbert Müller
Volker Muhrer
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/40—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/76—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor
    • H01H33/765—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor the gas-evolving material being incorporated in the contact material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/222—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electrodynamic repulsion

Definitions

  • the invention relates to a fast current-limiting medium-voltage switch with a device for detecting a short-circuit current and an electrodynamic eddy current release, the drive ring of which is arranged in the field of a coil and which is provided for moving a contact carrier within an arcing chamber, the contact carrier being provided with contact areas, and wherein two contact pins are assigned to each contact area.
  • a contact member which is non-positively connected to the drive ring receives a high acceleration.
  • the moving contact element quickly reaches the full starting position through the contact element.
  • the tubular quenching chamber has a longitudinal bore which is adapted to the cross section of the slide.
  • a piece of metal inserted in the slide connects the contacts in the on position. When switching off, the slide is pushed between the open contacts.
  • EP 0 450 104 AI discloses a high-speed switch especially for use in low-voltage systems, which contains a contact carrier with a cylindrical surface which is alternately provided with contact rings and insulating material rings in the direction of movement. Each contact ring is assigned two contact pins which, for example, face each other radially in a hollow cylindrical quenching chamber.
  • the contact carrier is switched off, it is moved in the axial direction by the eddy current release and the two arcs which occur opposite one another on the circumference of the contact member are drawn into the air gap and extinguished.
  • This switching principle has been tested in the low-voltage range up to approx. 1000 V, whereby the connection of the fast eddy current release with the arc extinguishing has proven itself.
  • the object is achieved with a switch of the type mentioned in the invention with the characterizing features of claim 1.
  • the switch according to the invention has a simple structure and, particularly due to the material design, also enables the extinction of currents with a large current in a very short time in the medium-voltage range.
  • the gap formed between the contact carrier and the inner wall of the arcing chamber becomes even at very high Current strengths do not significantly exceed 5 mm and are preferably at most 0.5 mm, in particular at most 0.2 mm.
  • the non-trivial expansion of the range of application of the switch from low voltage to medium voltage achieved with the invention is not only achieved by connecting the switching paths in series, but advantageously by means of suitable fillers in the insulating materials on the surfaces of the contact carrier and arcing chamber, which are released by electrical stress to release a suitable one Extinguishing gas, especially with large amounts of nitrogen and hydrogen, are activated. Special extinguishing gases with a high ionization potential make the switch according to the invention also suitable for fast switching off in the medium-voltage range.
  • Figure 2 shows the switch of Figure 1 in the open state.
  • a contact carrier 2 is arranged to be axially movable in the longitudinal direction of the arcing chamber 3.
  • the direction of movement of the contact carrier 2 is indicated by an arrow 4.
  • the contact carrier 2 is positively and non-positively connected to the drive ring 6 of a vortex current release 5, the magnet coil of which is designated by 7.
  • the eddy current release 5 is arranged in an expanded part of the arcing chamber 3, which is provided with an opening 8 at the other end.
  • pairs of contact pins 11/14, 12/15 and 13/16 are arranged one behind the other in the chamber wall 10 in such a way that their ends in the rest position of the contact carrier 2, which consists of a cylindrical insulating material body, each on rest around the contact carrier 2 circumferential contact rings 27 to 29 which are each separated from one another by an intermediate layer of insulating material.
  • the contact pins 11 to 16 are under a contact pressure, which is caused in the figure by springs, not shown in detail.
  • the coil 7 of the eddy current release 5 is connected to the current-carrying conductor via an error detection unit 30 and a switch 31.
  • the error detection unit 30 continuously monitors the current rise in the operating current and, when an adjustable current rise is exceeded or when an adjustable response value, for example 2 to 5 times the nominal current, is exceeded, excites the coil 7 by means of a pulse-shaped tripping current.
  • the tripping current generates eddy currents in the drive ring in the opposite direction to the tripping current.
  • the repulsive forces move the contact carrier 2 abruptly in the direction of arrow 4.
  • the electrically conductive contact rings 27 to 29 are arranged in such a way that with the movement of the contact carrier 2 separating distances between the lower ends of the contact pins 11/14, 12/15 and 13/16 and the contact areas of the contact carrier 2 are opened. The resulting arc at these separation points is drawn into a narrow gap 20 between the contact carrier 2 and the chamber wall 10 with the movement of the contact bridge.
  • a correspondingly increased arc voltage is obtained and the current is extinguished after a short time, if suitable Materials for the contact carrier 2 or the surface and the switching chamber 1 or the areas facing the arcing chamber 3 are selected.
  • the switching chamber 1 and the contact carrier 2 consist of electrically insulating material, for example hard tissue.
  • At least on the inner wall surface to the arcing chamber 3 and the outer surface of the contact carrier 2 are both formed from thermoplastic or thermosetting materials with suitable additives.
  • thermoplastic material fillers with a high ionization potential are selected.
  • thermosetting materials either aliphatic EPIC molding materials (epoxy isocyanurates) or cycloaliphatic epoxy / acid anhydride systems with suitable fillers are suitable. Mixtures are also possible.
  • the fillers to ensure the suitable ionization potential can, on the one hand, be inorganic compounds which contain at least one element whose first ionization potential is greater than that of silver. Such compounds are oxides, borides, borates, silicates and ammonium complexes of Ag, Ta, Cu, Re, W, B, Pd, Te, Zn, Se. AI (OH), Mg (OH) and MoS_ are also possible.
  • organic compounds containing nitrogen and hydrogen can be used as fillers.
  • Such compounds are in particular melamine and derivatives, hexamethylene tetramine, guanidine derivatives, polyacetates, polytetrafluoroethylene and perfluorinated alkanes.
  • the fillers can be mixtures of the individual components, at least the organic compounds being present.
  • a quick switch has six contact pins 11 to 16, two of which are in pairs in the wall of the hollow cylindrical quenching chamber 3 radially opposite each other.
  • two contact pins pointing radially in the same direction are connected to one another by copper bars 21 to 24.
  • the switching voltage is, for example, 6000 V. Higher voltages can be switched in proportion to the number of switching elements.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Ein schnellarbeitender, mechanischer Schalter ist mit einem Wirbelstromauslöser (5) zur Bewegung eines Kontaktträgers (2) in einer Löschkammer (3) vorgesehen, wobei wenigstens ein Schaltelement aus einem auf dem Kontaktträger (2) befindlichen Kontaktbereich und einem zugehörigen Kontaktstift gebildet wird. Erfindungsgemäss sind mehrere Kontaktringe (27-29) mit den zugehörigen Kontaktstiften (11-16) elektrisch in Reihe geschaltet, wobei die Wände des Kontaktträgers (2) und/oder der Löschkammer (3) aus einem solchen Material bestehen, das unter dem Einfluss eines Schaltlichtbogens zwischen den Kontaktstiften (11-16) und den jeweiligen Kontaktbereichen (27-29) verdampft und so ein geeignetes Löschgas bildet.

Description

Beschreibung
MittelspannungsSchalter
Die Erfindung bezieht sich auf einen schnellen strombegrenzenden Mittelspannungsschalter mit einer Einrichtung zum Erfassen eines Kurzschlußstromes und einem elektrodynamischen Wirbelstromauslöser, dessen Antriebsring im Feld einer Spule angeordnet ist und der zur Bewegung eines Kontakttragers innerhalb einer Löschkammer vorgesehen ist, wobei der Kontaktträger mit Kontaktbereichen versehen ist und wobei jedem Kontaktbereich zwei Kontaktstifte zugeordnet sind.
Strombegrenzende Schalter müssen bekanntlich im Kurzschlußfall eine sehr frühe Kontakttrennung und einen schnellen Bogenspannungsaufbau herbeiführen. Dazu werden schnelle Auslösesysteme, elektrodynamische Öffnungskräfte und schnelles Bogenlaufen ausgenutzt. Schnelle Magnetauslöser sind als Tauch-, Klapp- und Hubankersysteme bekannt, bei denen mit einer Magnetspule das notwendige Magnetfeld im Luftspalt erzeugt wird. Diese Methode ist auf kleinere Schalternennströme bis etwa 100 A beschränkt, da die Verlustleistung der Spule sonst zu groß wird und die Schnelligkeit der Auslösung entsprechend abnimmt.
Strombegrenzende Schalter für höhere Nennströme nutzen häufig elektrodynamische Kontaktöffnungskräfte zur schnellen Abschaltung aus. Zur Vergrößerung des antreibenden Magnetfeldes wird das Kontaktsystem mit engen Stromschleifen versehen oder es werden Eisenanordnungen zur Feldverstärkung eingesetzt. Die elektrodynamischen Kräfte nehmen überproportional oder sogar quadratisch mit dem Strom zu. Derartige Schalter arbeiten deshalb bei großen Durchlaßströmen verhältnismäßig schnell. Elektrodynamische Schnellauslöser sind in der Lage, die Schaltkontakte innerhalb der ersten Halbschwingung eines Kurzschlußstromes aufzutrennen. In einer bekannten Ausführungsform eines derartigen Schnellauslösers wird vom Magnetfeld einer Spule, die vom Wechselstrom oder von einem Strom mit hoher Anstiegsgeschwindigkeit durchflössen ist, in einem mit ihr magnetisch gekoppelten Antriebsring Strom in entgegengesetzter Richtung induziert. Durch die abstoßende Wirkung der beiden Ströme erhält ein mit dem Antriebsring kraftschlüssig verbundenes Kontaktglied eine hohe Beschleunigung. Durch das Kontaktglied gelangt das be- wegliche Schaltstück schnell in die volle Ausgangsstellung. Mit solchen Auslösern können Schaltzeiten von der Impulseinleitung bis zur Schaltstücktrennung in der Größenordnung von etwa 0,5 ms erreicht werden. Durch diese kurzen Eigenzeiten werden ansteigende Kurzschlußströme entsprechend begrenzt.
Aus der DE 15 90 296 C2 ist ferner bekannt, daß ein Lichtbogen mit hoher Stromstärke in einem engen Spalt gelöscht werden kann. Der Lichtbogen wird entweder durch Kontakttrennung im Spalt erzeugt oder durch elektrodynamische Kräfte in den Spalt hineingezwängt. Die Lichtbogensäule nimmt dann im flachen Spalt einen bandförmigen Querschnitt an und kommt dadurch großflächig mit den Spaltwänden in Berührung, die üblicherweise aus Isolierstoff bestehen. Im Spalt entsteht durch den Lichtbogen eine Druckerhöhung, die eine entspre- chende Erhöhung der Lichtbogenfeldstärke zur Folge hat. Es können beispielsweise in eine Löschkammer hineinragende, einander radial gegenüberstehende federnde Kontaktstücke verwendet werden, die bei geschlossenem Schalter miteinander in elektrisch leitender Verbindung stehen und die während der Ausschaltvorganges durch Zwischenschieben eines aus Isolierstoff bestehenden Schiebers getrennt werden. Die rohrförmige Löschkammer hat eine Längsbohrung, die dem Querschnitt des Schiebers angepaßt ist. Ein in den Schieber eingelegtes Metallstück verbindet die Kontakte in der Einschaltstellung. Beim Ausschaltvorgang wird der Schieber zwischen die geöffneten Kontakte geschoben. Es wurde bereits erkannt, daß der strombegrenzende Mechanismus mechanischer Schalter erst ab einer vorbestimmten Stromstärke des Kurzschlußstromes und einem dementsprechenden Zeitverzug einsetzt. Der Einsatz elektronischer Mittel, beispielsweise zur Erfassung von Über- oder Kurzschlußströmen oder zur Selektivitätssteuerung, kann bei derartigen Schaltgeräten das Strombegrenzungsvermögen nicht wesentlich verbessern, weil der Schaltvorgang hier vom Verlauf der Kurzschlußstromkräfte abhängt.
Aus der EP 0 450 104 AI ist schließlich ein Schnellschalter speziell zur Anwendung bei Niederspannungsanlagen bekannt, der einen Kontaktträger mit zylindrischer Oberfläche, die in der Bewegungsrichtung abwechselnd mit Kontaktringen und Isolierstoffringen versehen ist, enthält. Jedem Kontaktring sind zwei Kontaktstifte zugeordnet, die beispielsweise in einer hohlzylindrischen Löschkammer radial einander gegenüberstehen. Beim Ausschalten wird der Kontaktträger durch den Wirbelstromauslöser in axialer Richtung bewegt und die beiden am Umfang des Kontaktgliedes einander gegenüber entstehenden Lichtbogen werden in den Luftspalt gezogen und gelöscht. Dieses Schaltprinzip wurde im Niederspannungsbereich bis ca. 1000 V erprobt, wobei sich hier die Verbindung des schnellen Wirbelstromauslösers mit der Lichtbogenlöschung bewährt.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Schnellschalter zur Anwendung im Mittelspannungsbereich zu schaffen.
Die Aufgabe ist bei einem Schalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Schalter hat einen einfachen Aufbau und ermöglicht speziell durch die materialmäßige Ausgestaltung auch im Mittelspannungsbereich in sehr kurzer Zeit die Löschung von Strömen mit großer Stromstärke.
Bei der Erfindung wird der zwischen dem Kontaktträger und der Innenwand der Löschkammer gebildete Spalt auch bei sehr hohen Stromstärken 5 mm nicht wesentlich überschreiten und vorzugsweise höchstens 0,5 mm, insbesondere höchstens 0,2 mm, betragen.
Die mit der Erfindung erreichte nichttriviale Erweiterung des Anwendungsbereiches des Schalters von Niederspannung auf Mittelspannung wird nicht allein durch die Hintereinanderschaltung der Schaltstrecken erreicht, sondern vorteilhafterweise durch geeignete Füllstoffe in den isolierenden Materialien an den Oberflächen von Kontaktträger und Löschkammer, die durch elektrische Beanspruchung zur Abgabe eines geeigneten Löschgases, insbesondere mit großen Mengen an Stickstoff und Wasserstoff, aktiviert werden. Spezielle Löschgase mit hohem Ionisierungspotential machen den erfindungsgemäßen Schalter auch zum schnellen Abschalten im Mittelspannungsbereich geeignet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung in Verbin- düng mit den Patentansprüchen. Es zeigen jeweils in Schnittdarstellung
Figur 1 einen schnellarbeitenden, mechanischen Schalter für den Mittelspannungsbereich im geschlossenen Zustand und
Figur 2 den Schalter aus Figur 1 im offenen Zustand.
Bei einem Schnellschalter mit einer Schaltkammer 1 und einer Löschkammer 3 gemäß den Figuren 1 und 2 ist ein Kontaktträger 2 in der Längsrichtung der Löschkammer 3 axial beweglich angeordnet. Die Bewegungsrichtung des Kontaktträgers 2 ist durch einen Richtungspfeil 4 angedeutet.
Der Kontaktträger 2 ist mit dem Antriebsring 6 eines Wirbel- Stromauslösers 5 form- und kraftschlüssig verbunden, dessen Magnetspule mit 7 bezeichnet ist. Der Wirbelstromauslöser 5 ist in einem erweiterten Teil der Löschkammer 3 angeordnet, die am anderen Ende mit einer Öffnung 8 versehen ist.
In der Längsrichtung des Kontaktträgers 2 sind in der Kammer- wand 10 jeweils paarweise Kontaktstifte 11/14, 12/15 und 13/ 16 derart hintereinander angeordnet, daß ihre Enden in der Ruhestellung des Kontaktträgers 2, der aus einem zylindrischen Isolierstoffkörper besteht, jeweils auf um den Kontaktträger 2 umlaufenden Kontaktringen 27 bis 29 ruhen, die je- weils durch eine Isolierstoffzwischenlage voneinander getrennt sind. Die Kontaktstifte 11 bis 16 stehen unter einem Anpreßdruck, was in der Figur durch nicht im einzelnen dargestellte Federn bewirkt wird.
Die Spule 7 des Wirbelstromauslösers 5 ist mit dem stromführenden Leiter über eine Fehlererkennungseinheit 30 und einen Schalter 31 verbunden. Die Fehlererkennungseinheit 30 überwacht laufend den Stromanstieg des Betriebsstromes und regt beim Überschreiten eines einstellbaren Stromanstiegs oder beim Überschreiten eines einstellbaren Ansprechwertes, beispielsweise dem 2- bis 5-fachen Nennstrom, durch einen impulsförmigen Auslösestrom die Spule 7 an. Durch den Auslösestrom werden im Antriebsring Wirbelströme mit zum Auslösestrom entgegengesetzter Richtung erzeugt. Die abstoßenden Kräfte bewegen den Kontaktträger 2 stoßartig in Richtung des Pfeiles 4.
Die elektrisch leitenden Kontaktringe 27 bis 29 sind derart angeordnet, daß mit der Bewegung des Kontaktträgers 2 Trenn- strecken zwischen den unteren Enden der Kontaktstifte 11/14, 12/15 und 13/16 und den Kontaktbereichen des Kontaktträgers 2 geöffnet werden. Der entstehende Lichtbogen an diesen Trennstellen wird mit der Bewegung der Kontaktbrücke in einen engen Spalt 20 zwischen dem Kontaktträger 2 und der Kammer- wand 10 hineingezogen. Durch die Begrenzung des Bogenvolumens erhält man eine entsprechend erhöhte Lichtbogenspannung und der Strom wird nach kurzer Zeit gelöscht, sofern geeignete Materialien für den Kontaktträger 2 bzw. der Oberfläche und die Schaltkammer 1 bzw. die der Löschkammer 3 zugewandten Bereiche gewählt wird.
Die Schaltkammer 1 und der Kontaktträger 2 bestehen aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise Hartgewebe. Zumindest an der innerwandigen Oberfläche zur Löschkammer 3 und der äußeren Oberfläche des Kontaktträges 2 sind beide aus thermoplastischen oder duroplastischen Materialien mit geeig- neten Zusätzen gebildet. Bei Verwendung von thermoplastischem Material wird ein Zusatz von Füllstoffen mit hohem Ionisierungspotential gewählt. Bei Verwendung von duroplastischen Materialien kommen entweder aliphatische EPIC-Formstoffe (Epoxi-Isocyanurate) oder cycloaliphatische Epoxid/Säure- anhydrid-Systeme mit jeweils geeigneten Füllstoffen in Frage. Auch Mischungen sind möglich.
Die Füllstoffe zur Gewährleistung des geeigneten Ionisie- rungspotentials können einerseits anorganische Verbindungen sein, bei denen mindestens ein Element enthalten ist, dessen 1. Ionisierungspotential größer als das von Silber ist. Solche Verbindungen sind Oxide, Boride, Borate, Silikate und Ammoniumkomplexe von Ag, Ta, Cu, Re, W, B, Pd, Te, Zn, Se. Möglich sind auch AI (OH) ,, Mg(OH) und MoS_. Andererseits kön- nen als Füllstoffe organische Verbindungen, die Stickstoff und Wasserstoff enthalten, verwendet werden. Solche Verbindungen sind insbesondere Melamin und Derivate, Hexamethylen- tetramin, Guanidin-Derivate, Polyacetate, Polytetrafluor- ethylen und perfluorierte Alkane. Die Füllstoffe können Mischungen der einzelne Bestandteile sein, wobei zumindest die organischen Verbindungen vorhanden sind.
Bei geeigneten, aus den Beispielen ausgewählten Füllstoffen werden unter elektrischer Beanspruchung große Mengen Stick- stoff oder Was-serstoff frei. Dadurch entsteht vorteilhafterweise ein geeignetes Löschgas für den im Spalt 20 zwischen Kontaktträger 2 und Löschkammerwand sich ausbildenden Lichtbogen.
In den Figuren 1 und 2 hat ein Schnellschalter speziell sechs Kontaktstifte 11 bis 16 , von denen jeweils zwei paarweise in der Wand der hohlzylindrischen Löschkammer 3 radial einander gegenüberstehen. Der zylindrische Kontaktträger 2 mit einem Durchmesser von beispielsweise D = 15 mm ist an seinem Umfang mit Kontaktringen 27 bis 29 versehen, deren Abstand so ge- wählt ist, daß sie in der Ruhelage des Kontaktträgers 2 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den einander gegenüberstehenden Kontaktstiften 11 und 14, 12 und 15 sowie 13 und 16 bilden.
Jeweils abwechselnd sind zwei radial in gleiche Richtung weisende Kontaktstifte durch Kupferschienen 21 bis 24 miteinander verbunden. Im einzelnen bestehen zwischen den beiden Kontaktstiften 12 und 13 sowie 14 und 15 galvanische Verbindungen bestehen, womit die einzelnen jeweils durch Kon- taktstift und Kontaktring gebildeten Schaltelemente elektrisch hintereinandergeschaltet sind, so daß Spannungen im Mittelspannungsbereich von 6 bis 24 kV bewältigt werden können. Bei der Anordnung gemäß den Figuren 1 und 2 ist die Schaltspannung beispielsweise 6000 V. Proportional der Anzahl der Schaltelemente können höhere Spannungen geschaltet werden.
Mit der Bewegung des Kontaktträgers 2 entsteht zwischen den Kontaktringen 27 bis 29 und den anliegenden Enden der Kon- taktstifte 11 bis 16 jeweils eine Trennstelle, an der ein
Lichtbogen gezogen wird. Mit zunehmendem Abstand zwischen den Kontaktringen 27 bis 29 und den Kontaktstiften 11 bis 16 werden die Lichtbögen in den Spalt 20 mit einer Breite von beispielsweise 5 = 0,2 mm hineingezogen und gelöscht.
Mit der beschriebenen Ausführungsform eines Mittelspannungsschalters für eine Schaltspannung von beispielsweise Us = 6 kV und einen Nennstrom IN = 200 A kann bei einem prospek- tiven Kurzschlußstrom von bis zu I,, = 100 kA der Durchlaßstrom I auf einen Scheitelwert von etwa 10 kA begrenzt werden. Entsprechendes gilt für höhere Spannungen.
Als Ausführungsbeispiel wurde vorstehend eine Anordnung mit zylindrischem Kontaktträger und hohlzylindrischer Löschkammer und jeweils paarweise, einander radial gegenüberstehenden Kontaktstiften beschrieben. Es sind aber auch Anordnungen mit kantiger Löschkammer und darin geführtem quaderförmiger Kontaktträger möglich, wobei in diesem Fall die Kontaktbereiche sich beispielsweise auf den Flächen des quaderförmigen Kontakttragers befinden. Dabei sind Kontaktbereiche und die Kontaktstifte in geeigneter Weise einander zugeordnet.

Claims

Patentansprüche
1. Schnellarbeitender mechanischer Mittelspannungsschalter mit einer Einrichtung zum Erfassen eines Kurzschlußstromes und einem elektrodynamischen Wirbelstromauslöser, dessen Antriebsring im Feld einer Spule angeordnet ist und der zur Bewegung eines Kontaktträgers innerhalb einer Löschkammer vorgesehen ist, wobei der Kontaktträger mit Kontaktbereichen versehen ist und wobei jedem Kontaktbereich zwei Kontakt- stifte zugeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mehrere Kontaktbereiche (27-29) mit den zugehörigen Kontaktstiften (11-16) elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei zumindest die Wände des Kontaktträges (2) und/oder der Löschkammer (3) aus einem solchen isolie- rende Material bestehen, das unter dem Einfluß eines Schaltlichtbogens zwischen den Kontaktstiften (11/14, 12/15, 13/16) und den Kontaktbereichen (27-29) verdampft und ein geeignetes Löschgas für den Lichtbogen bildet.
2. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kontaktträger (2) zumindest an seiner Oberfläche aus einem elektrisch isolierenden, thermoplastischen und/oder duroplastischen Material mit Füllstoffen zur Bildung des Löschgases besteht.
3. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltkammer (1) zumindest an den die Löschkammer (3) umgebenden Bereichen aus einem elektrisch isolierenden, thermoplastischen und/oder duroplastischen Materialien mit Füllstoffen zur Bildung des Löschgases besteht.
4. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 2 und/oder Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Füllstoffe ein hohes Ionisierungspotential haben.
5. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ionisierungspotential durch einen hohen Stickstoffanteil des Füllstoffes erreicht wird.
6. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ionisierungspotential durch einen hohen Wasserstoffanteil des Füllstoffes erreicht wird.
7. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 2 und/oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das duroplastische Material ein aliphatischer EPIC-Formstoff ist.
8. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 2 und/oder Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das duroplastische Material ein cycloaliphatisches Epoxid/Säure- anhydridsystem bildet.
9. Mittelspannungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die einzelnen Kontaktbereiche (27-29) mit den einzenen Kontaktstiften mechanisch in bezug auf den Kontaktträger (2) und die Löschkammer (3) parallel angeordnet sind.
10. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kontaktträger (2) zylindrisch und die Löschkammer (3) hohlzylindrisch ausgebildet sind.
11. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kontaktbereich ein auf dem zylindrischen Kontaktträger (2) umlaufender Kontaktring (27-29) ist, auf den die Kontaktstifte (11/14, 12/15, 13/16) jeweils radial einander gegenüberstehen, wobei mehrere Kontaktringe (27-29) parallel umlaufend auf dem zylinder- förmigen Kontaktträger (2) angeordnet sind.
12. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur elektrischen Reihenschaltung einzelner Kontaktringe (27-29) mit den zugehörigen Kontaktstiften (11-16) jeweils abwechselnd zwei radial in gleiche Richtung weisende Kontaktstifte (11/14, 12/15, 13/16) galvanisch miteinander verbunden sind.
13. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 11 und Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anzahl der auf dem Kontaktträger (2) befindlichen Kontaktringe (27-29) mit zugehörigen Kontaktstiften (11-16), die jeweils elektrisch in Reihe geschaltete Kontaktelemente bilden, den anwendbaren Mittelspannungsbereich bestimmen.
14. Mittelspannungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Löschkammer (3) eine Fehlererkennungseinheit (30) , die im Kurzschlußfall den Wirbelstromauslöser (5, 6, 7) aktiviert, zugeordnet ist.
15. Mittelspannungsschalter nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Wirbelstromauslöser (5, 6, 7) im Kurzschlußfall über die Entladung von Speicher- kondensatoren (32) aktiviert wird.
PCT/DE1999/003251 1998-10-09 1999-10-08 Mittelspannungsschalter WO2000022641A1 (de)

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