WO2008135214A1 - Schaltgerät mit vakuumschaltkammer - Google Patents

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    • H01H2033/6668—Operating arrangements with a plurality of interruptible circuit paths in single vacuum chamber

Definitions

  • the invention relates to a switching device with vacuum switching chamber in which at least one movable contact piece is arranged, according to the preamble of claim 1.
  • vacuum interrupters which have a drive or a drive option for each separating stroke (switching path).
  • VK vacuum interrupter chamber
  • one is permanently installed in the VK, one is movably arranged on a supply line. The movement of the arranged in the VK contact piece via the supply line and a bellows.
  • two switching paths here two vacuum switching chambers, are connected in series.
  • VK vacuum interrupters
  • the invention is thus based on the object of significantly increasing the switching capacity and the dielectric strength.
  • the core of the invention here is to realize a series contact constructively within a vacuum interrupter chamber, that within a vacuum interrupter chamber two series-connected contact arrangements with a total of two apparent contact levels are arranged.
  • the two series contacts are arranged within a vacuum interrupter chamber.
  • the two contacts are formed by three contact pieces.
  • one of the contact pieces is driven directly forcibly guided by the drive, while the other contact piece is indirectly driven by spring force and in at least one direction of actuation mitlauf or trailing.
  • the accompanying or trailing contact piece is surrounded by a cup-shaped arrangement.
  • cup-shaped arrangement with the contact piece in one piece or at least firmly connected.
  • cup-shaped arrangement is provided with an opening through which a contact piece is arranged, which has effective contact surfaces on both sides.
  • At least one of the two supply lines is made of copper.
  • Vacuum switching chamber is still another internal switching chamber, which is arranged therein, that the two resulting contacts are connected in series in the switching path.
  • Example that at least one of the contact pieces consists of a copper-chromium alloy.
  • a special matched material combination is that one of the contacts, or the contact surfaces of the one contact made of a tungsten-copper alloy or a tungsten carbide-silver alloy, wherein the contact pieces of the other contact consists of a copper-chromium alloy.
  • both switching sections are in series; the standard contact pressure force for a VK must be applied by a switching device.
  • the arrangement in which the central contact area is formed by or surrounded by a cup-shaped arrangement while keeping it floating has enormous advantages both in arc extinguishing and dielectric strength advantages.
  • Figure 1 shows a load switch - vacuum switching chamber (3) with two integrated switching paths between the contact pieces (7-8 and 8-9).
  • Vacuum switching chamber is equipped with a movable supply line (2). Via a bellows (1), the supply line (2) and also the contact piece (7) can be moved within the VK. The insulation between the components (4) and ((10) fixed contact side) of the VK takes over the insulator (6).
  • the supply line (2) is moved together with the component (8) arranged movably in the vacuum interrupter chamber.
  • the component (8) is via a Randbord on the insulator (6) with a spring member
  • FIG 2 a similar load switch is shown with small changes compared to the illustration of Figure 1.
  • Figure 2 therefore also shows a load switch - vacuum switching chamber (3) with two integrated switching paths between the contact pieces (7-8 and 8-9).
  • One side of the vacuum interrupter chamber is equipped with a movable supply line (2). Via a bellows (1), the supply line (2) and also the contact piece (7) can be moved within the VK.
  • the insulation between the components (4) and ((10), fixed contact side consisting of a lid and a fixed contact carrier)) of the VK takes over the insulator (6).
  • the supply line (2) is moved together with the component (8) arranged movably in the vacuum interrupter chamber.
  • the component (8) is via a Randbord on the insulator
  • the bias allows the contact stroke (8-9). After reaching a preset contact stroke of the switching path (8-9) opens the switching path (7-8), it is opened, the second contact section.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit Vakuumschaltkammer in dem mindestens ein bewegliches Kontaktstück angeordnet ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei die Schaltleistung und die dielektrische Festigkeit deutlich zu steigern, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass dass innerhalb einer Vakuumschaltkammer zwei in Reihe geschaltete Kontaktanordnungen mit insgesamt zwei offenbaren Kontaktebenen angeordnet sind.

Description

ABB Technology AG 29. April 2008
Affoltemstrasse 44 07/563 SM/SP
CH-8050 Zürich
Schaltgerät mit Vakuumschaltkammer
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit Vakuumschaltkammer in dem mindestens ein bewegliches Kontaktstück angeordnet ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In der Regel sind Vakuumschaltkammern bekannt, die für jeden Trennhub (Schaltstrecke) einen Antrieb bzw. eine Antriebsmöglichkeit aufweisen. Dazu befinden sich in einer Vakuumschaltkammer (VK) Kontaktstücke, eines ist in der VK fest eingebaut, eines ist beweglich an einer Zuleitung angeordnet. Die Bewegung des in der VK angeordneten Kontaktstückes erfolgt über die Zuleitung und einen Balg. Des Weiteren werden im Falle einer geforderten Neuzündungsfreiheit einer Schaltvorrichtung vorteilhafter Weise zwei Schaltstrecken, hier zwei Vakuumschaltkammern in Reihe geschaltet.
Bekannte übliche Vakuumschaltkammern (VK) sind mit einer Schaltstrecke ausgerüstet und sind überwiegend standardisiert.
Werden Vakuumschaltkammern mit einer erhöhten dielektrischen Festigkeit nach Last- oder Leistungsschaltungen benötigt werden sehr große Abstände innerhalb einer Schaltkammer benötigt, dieses gilt natürlich auch für den Abstand (den Trennhub) zwischen den Kontaktstücken
Wird eine Neuzündungsfreiheit einer Schalteinrichtung gefordert, so werden zum Teil zwei Schaltstrecken in Reihe geschaltet. Die beiden Vakuumschaltkammern müssen jedoch separat angetrieben werden. Dieses kann über zwei Schaltgeräte oder über ein Schaltgerät mit einem Hebelsystem (Getriebe) erfolgen 07/563 SM/SP - 2 - 29.04.2008
Werden z.B. zwei Vakuumschaltkammern gewählt, ist der technische Aufwand für die Einheit groß und ist mit hohen Kosten verbunden. Eine weitere Einschränkung ist das vergleichsweise große Volumen, das derzeit für eine Doppelvakuumschaltkammer - Anordnung notwendig ist. Sind Schalteinrichtungen für den Bereich der Lastschalter bzw. für das kapazitive Schalten gefordert, so ist ein sicheres (geringe Zahl an Neuzündungen) Ausschalten erforderlich.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die Schaltleistung und die dielektrische Festigkeit deutlich zu steigern.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Schaltgerät der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung ist hierbei einen Reihenkontakt konstruktiv innerhalb einer Vakuumschaltkammer zu realisieren, dass innerhalb einer Vakuumschaltkammer zwei in Reihe geschaltete Kontaktanordnungen mit insgesamt zwei offenbaren Kontaktebenen angeordnet sind. Dabei sind die beiden Reihenkontakte innerhalb EINER Vakuumschaltkammer angeordnet. Dadurch wird die Schaltperformance insbesondere in Richtung der dielektrischen Festigkeit deutlich gesteigert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die beiden Kontakte über einen gemeinsamen Antrieb beaufschlagt werden.
Vorteilhaft ist ebenfalls, dass die beiden Kontakte über drei Kontaktstücke gebildet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass einer der Kontaktstücke über den Antrieb direkt zwangsgeführt angetrieben ist, während das andere Kontaktstück über Federkraft indirekt angetrieben ist und in zumindest einer Betätigungsrichtung mit- oder nachlaufend ist. 07/563 SM/SP - 3 - 29.04.2008
In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltungen ist angegeben, dass das mit- oder nachlaufende Kontaktstück potentialfrei ist. Damit ist im Hinblick auf eine zuverlässige Lichtbogenlöschung eine große Verbesserung geleistet.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das mit- oder nachlaufende Kontaktstück von einer becherförmigen Anordnung umgeben ist.
Weiterhin ist ausgestaltet, dass der die becherförmige Anordnung mit dem Kontaktstück einstückig oder zumindest fest verbunden ist.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung bei welcher die becherförmige Anordnung mit einer Öffnung versehen ist, durch welche ein Kontaktstück hindurch angeordnet ist, welches wirksame Kontaktflächen auf beiden Seiten aufweist.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass für die Zuleitung ein Werkstoff mit einer gegenüber Kupfer geringeren Leitfähigkeit eingesetzt wird.
Dabei ist mindestens eine der beiden Zuleitungen aus Kupfer gefertigt ist.
In einer speziellen Ausgestaltung ist angegeben, dass innerhalb der äußeren
Vakuumschaltkammer noch eine weitere innere Schaltkammer befindet, die so darin angeordnet ist, dass die beiden sich ergebenden Kontakte in in der Schaltstrecke in Reihe geschaltet sind.
Für die Kontaktstücke sind verschiedene Materialkombinationen vorteilhaft. So zum
Beispiel, dass mindestens einer der Kontaktstücke aus einer Kupfer-Chrom-Legierung besteht.
Eine spezielle aufeinander abgestimmte Materialkombination ist, dass einer der Kontakte, oder die Kontakflächen des einen Kontaktes aus einer Wolfram-Kupfer- Legierung oder aus einer Wolframcarbid-Silber-Legierung besteht, wobei die Kontaktstücke des anderen Kontaktes aus einer Kupfer-Chrom-Legierung besteht. 07/563 SM/SP - 4 - 29.04.2008
Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 : Lastschalter 1. Ausführungsform
Figur 2: Lastschalter 2. Ausführungsform
Zur Integration von zwei Schaltstrecken in nur einer Vakuumschaltkammer und nur einer von außen angetriebenen Zuleitung befindet sich innerhalb der Vakuumschaltkammer ein weiteres bewegliches Bauteil. Beim Ausschalten erfolgt die Bewegungseinleitung in die VK über die Zuleitung (die Schaltseite). Zunächst wird beim Ausschalten eine Kontaktstelle geöffnet und nach dem Überschreiten des ersten Trennhubes erfolgt der zweite Trennhub oberhalb des beweglichen Bauteiles in der VK, siehe Fig. 1 und Fig.2. Ist der volle Trennhub erreicht, sind beide Schaltstrecken geöffnet. Bei dieser Anordnung ist naturgemäß ein höherer Kontakthub (die Summe aus den beiden Trennstrecken) vom Schaltgerät (und der beweglichen Zuleitung) erforderlich.
Werden zwei separate Vakuumschaltkammern eingesetzt, so ist an jeder VK die erforderliche Kontaktkraft aufzubringen, es wird somit die doppelte Kontaktandruckkraft benötigt. Im Fall der integrierten Schaltstrecken liegen beiden Schaltstrecken in Reihe, es muss von einem Schaltgerät die Standard Kontaktdruck - Kraft für eine VK aufgebracht werden.
Die Anordnung ,bei welcher der mittlere Kontaktbereich durch eine becherförmige Anordnung gebildet ist oder von derselben umgeben wird, und diese dabei potentialfrei zu halten, hat enorme Vorteile sowohl in Bezug auf die Löschung des Lichtbogens, als auch Vorteile bezüglich der damit erreichten dielektrischen Festigkeit.
Figur 1 zeigt einen Lastschalter - Vakuumschaltkammer (3) mit zwei integrierten Schaltstrecken zwischen den Kontaktstücken (7-8 und 8-9). Eine Seite der 07/563 SM/SP - 5 - 29.04.2008
Vakuumschaltkammer ist mit einer beweglichen Zuleitung (2) ausgerüstet. Über einen Balg (1 ) kann die Zuleitung (2) und auch das Kontaktstück (7) innerhalb der VK bewegt werden. Die Isolation zwischen den Bauteilen (4) und ((10), Festkontaktseite)) der VK übernimmt der Isolator (6). Beim Ausschalten wird zunächst die Zuleitung (2) zusammen mit dem beweglich in der Vakuumschaltkammer angeordnetem Bauteil (8) bewegt. Das Bauteil (8) ist über einen Randbord am Isolator (6) mit einem Federbauteil
(5) verbunden. Die Vorspannung ermöglicht den Kontakthub (8-9). Nach dem Erreichen eines voreingestellten Kontakthubes der Schaltstrecke (8-9) öffnet die Schaltstrecke (7-8), es wird die zweite Kontaktstrecke geöffnet. Eine Hubbegrenzung des Bauteile (8) kann durch diesen oder einen weiteren Randbord erfolgen (hier nicht näher dargestellt)
In Figur 2 ist ein ähnlicher Lastschalter dargestellt mit kleinen Veränderungen gegenüber der Darstellung aus Figur 1. Figur 2 zeigt daher ebenfalls einen Lastschalter - Vakuumschaltkammer (3) mit zwei integrierten Schaltstrecken zwischen den Kontaktstücken (7-8 und 8-9). Eine Seite der Vakuumschaltkammer ist mit einer beweglichen Zuleitung (2) ausgerüstet. Über einen Balg (1 ) kann die Zuleitung (2) und auch das Kontaktstück (7) innerhalb der VK bewegt werden. Die Isolation zwischen den Bauteilen (4) und ((10), Festkontaktseite bestehend aus einem Deckel und einem Festkontaktträger)) der VK übernimmt der Isolator (6). Beim Ausschalten wird zunächst die Zuleitung (2) zusammen mit dem beweglich in der Vakuumschaltkammer angeordnetem Bauteil (8) bewegt. Das Bauteil (8) ist über einen Randbord am Isolator
(6) mit einem Federbauteil (5) verbunden. Die Vorspannung ermöglicht den Kontakthub (8-9). Nach dem Erreichen eines voreingestellten Kontakthubes der Schaltstrecke (8-9) öffnet die Schaltstrecke (7-8), es wird die zweite Kontaktstrecke geöffnet.
* * * * *

Claims

07/563 SM/SP - 6 - 29.04.2008Patentansprüche
1. Schaltgerät mit Vakuumschaltkammer in dem mindestens ein bewegliches
Kontaktstück angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Vakuumschaltkammer zwei in Reihe geschaltete Kontaktanordnungen mit insgesamt zwei offenbaren Kontaktebenen angeordnet sind.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontakte über einen gemeinsamen Antrieb beaufschlagt werden.
3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontakte über drei Kontaktstücke gebildet werden.
4. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kontaktstücke über den Antrieb direkt zwangsgeführt angetrieben ist, während das andere Kontaktstück über Federkraft indirekt angetrieben ist und in zumindest einer Betätigungsrichtung mit- oder nachlaufend ist.
5. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit- oder nachlaufende Kontaktstück potentialfrei ist.
6. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit- oder nachlaufende Kontaktstück von einer becherförmigen
Anordnung umgeben ist. 07/563 SM/SP - 7 - 29.04.2008
7. Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die becherförmige Anordnung mit dem Kontaktstück einstückig oder zumindest fest verbunden ist.
8. Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die becherförmige Anordnung mit einer Öffnung versehen ist, durch welches ein Kontaktstück hindruch gefestigt ist, welches wirksame Kontaktflächen auf beiden Seiten aufweist.
9. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zuleitung ein Werkstoff mit einer gegenüber Kupfer geringeren Leitfähigkeit eingesetzt wird.
10. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Zuleitungen aus Kupfer gefertigt ist.
11. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der äußeren Vakuumschaltkammer noch eine weitere innere Schaltkammer befindet, die so darin angeordnet ist, dass die beiden sich ergebenden Kontakte in in der Schaltstrecke in Reihe geschaltet sind.
12. Schaltgerät nach einen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kontaktstücke aus einer Kupfer-Chrom-Legierung besteht. 07/563 SM/SP - 8 - 29.04.2008
13. Schaltgerät nach einen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kontakte, oder die Kontakflächen des einen Kontaktes aus einer Wolfram-Kupfer-Legierung oder aus einer Wolframcarbid-Silber-Legierung besteht, wobei die Kontaktstücke des anderen Kontaktes aus einer Kupfer-Chrom- Legierung beteht.
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