WO2012123032A1 - Gasisolierter hochspannungs-leistungsschalter - Google Patents

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WO2012123032A1
WO2012123032A1 PCT/EP2011/054068 EP2011054068W WO2012123032A1 WO 2012123032 A1 WO2012123032 A1 WO 2012123032A1 EP 2011054068 W EP2011054068 W EP 2011054068W WO 2012123032 A1 WO2012123032 A1 WO 2012123032A1
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gas
pressure
valve
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PCT/EP2011/054068
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Timo Kehr
Olaf Hunger
Jürg Nufer
Daniel Ohlsson
Navid Mahdizadeh
Javier Mantilla
Stephan Grob
Mathias-Dominic Buergler
Nicola Gariboldi
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Abb Technology Ag
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Definitions

  • the invention relates to the field of high voltage engineering and relates to a usable in the voltage range between several kV and several hundred kV, gas-insulated high-voltage circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • Such a switch also called pressure gas switch, is used in particular in energy distribution networks . It is designed in such a way that, in the event of a separation of the contacts or in the event of a short circuit, a switching arc is blown out with gas and thereby extinguished as quickly as possible.
  • the most commonly used gas for this purpose is SFg (sulfur hexafluoride).
  • a switch of the type mentioned above is described in DE 4211159 AI and US 5589673 A.
  • a pressure chamber in which the arc is created is valve-controlled connected to a compression space.
  • the compression chamber is connected via a pressure relief valve and a refill valve with a low pressure chamber.
  • the valves are annular and arranged adjacent to one another with an overlap zone.
  • the Students horrven ⁇ til is pressed Anlagenraumsei t ig by a spring in the direction of the compression volume against a valve holder. Gas can therefore only flow from the Kompressionsvo ⁇ lumen in the low-pressure space when its pressure is greater than the spring force.
  • this construction is relatively complicated and requires many elements.
  • EP 2270828 A1 describes a high-voltage power switch designed as S e 1 bstb 1 asscha 11, in which a check valve is arranged between two volumes of its quenching chamber.
  • This valve has at least one metallic, flexible Plurgit ⁇ chen, which is movable between a valve seat and a stop of the valve within its elastic Ver ⁇ moldability.
  • the valve is designed to allow the supply of compressed, cool gas from a compression volume into a heating volume exposed to the action of arc gases when the switch is opened, but prevents hot arc gases from flowing from the heating volume into the compression volume. Therefore, a material is used for the at least one plate, which can withstand temperatures up to 2500 ° C.
  • the ⁇ ses document discloses a gas blast switch with several ⁇ reindeer, relatively movable contacts.
  • a blowing volume is arranged, which is connected via a blow duct with an arc zone.
  • the blowing volume is separated by a separating element from a low-pressure space.
  • a through-flow opening is provided, which serves for the gas exchange between the blowing volume and the low-pressure space.
  • the construction of the gas-insulated high-voltage circuit breaker of the type mentioned is to be simplified and the number of required components can be reduced.
  • the gas-insulated switch comprises a compression device actuated by a drive of the switch with a compression volume filled with insulating gas, in which the insulating gas is compressed to extinguishing gas when the switch is opened, a low-pressure volume filled with insulating gas, and a particle chamber filled with insulating gas.
  • compression or other low-pressure volume with each connecting valve through which flows on closing of the switch ⁇ ters insulating gas from the low pressure volume in the compression volume, and by which on opening the switch is above a threshold value of the quenching gas ⁇ pressure insulating gas from the compression volume in the reverse ⁇ opposite direction to Low pressure volume flows, the valve having the following elements:
  • valve body guided through the wall of the compression space and having a gas passage connecting the compression and low pressure volumes and a valve seat including the gas passage;
  • valve body valve plate an actuated by insulating gas, slidably mounted in the valve body valve plate, which sits on the opening of the switch on the valve seat, and
  • a stop integral with the valve body which limits movement of the valve plate when the switch is closed.
  • the valve plate has at least one hole and at least one on one side, depending on the pressure of the insulating gas in the compression volume elastically bendable leaf spring, which closes the hole when closing the switch and the hole opens when opening the switch and a guided through the hole flow channel for the emerging from the Kompressionsvolu ⁇ men insulating limited as soon as the pressure of the compressed insulating gas in the compression volume exceeds the value of the gas pressure in the low pressure space by at least two bar.
  • valve in the inventive switch requires only a single valve plate. Compared to the prior art, therefore, a valve plate and a spring can be saved. Since now instead of two overlapping valve plates and a spring to be adjusted only a single valve plate in the valve horr ⁇ build, the inventive switch can be made much easier and maintained.
  • these single valve plate has the hole normal mally occluding leaf spring at least one hole and that opens the hole only above a gage pressure of two bar due elasti ⁇ shear bending, connecting the Kompressi ⁇ onsvolumen with the low pressure volume, with this single valve plate not only the targeted filling of the compression volume with fresh insulating gas achieved during the closing of the switch, but at the same time a more than two bar amounting overpressure in the compression volume is effectively limited when opening the switch.
  • the leaf spring has a relatively high spring constant and, accordingly, a strong restoring force ⁇ . Therefore, it is not necessary to limit the travel of the leaf spring even when high overpressures by a fixed stop limiting the bending of the leaf spring.
  • the leaf spring can be formed by means of at least ei ⁇ nes section in the valve plate.
  • the ⁇ ser-section may be performed perpendicular to the surface of the Ventilplat ⁇ te.
  • at least a portion of the at least one cut may be inclined relative to the surface of the valve plate. The angle of inclination should then be no more than 60 °.
  • the valve plate may be made of a spring plate whose thickness is chosen in relation to the length of the leaf spring so that when bending the leaf spring a plastic deformation avoided and when the threshold is exceeded, the hole is released.
  • the valve plate can be designed as an annular disc forms ⁇ , and the at least one leaf spring are guided ⁇ symmetrical be designed as a circle section, and have at least three cut into the annular disk sides, one of which is at least radially aligned and at least two concentrate respect to a center of the annular disc.
  • the annular disc may comprise feathers a plurality of leaf ⁇ formed respect to the center of the annular disc in each case as a circular section and each having at least three in the annular disc Lucas- cut sides, one of which is radially aligned with at least and at least two are guided concentrically, each two of the leaf springs mirror image ⁇ Lich each other with respect to a fürme s ser 1 in ie the annular disc are arranged.
  • the valve plate and the at least one leaf spring may be formed from a Stan ⁇ dardfederstahl, which is designed as a non-alloyed or low-alloy steel.
  • a check valve arranged between the heating volume and the compression volume has a valve flap made of a material which can withstand temperatures of up to 2500 ° C.
  • a standard spring steel is only suitable for use at operating temperatures of up to approx 300 ° C suitable.
  • FIG. 1 shows a cross section along the longitudinal axis of an embodiment of the high-voltage circuit breaker according to the invention designed as a self-blowing switch
  • FIG. 1 a shows an enlargement of an area of the switch according to FIG.
  • FIG. 2 to 4 respectively in plan view EMBODIMENTS a valve plate of a valve of the sound ⁇ ters to Fig.l
  • 5 is a plan view in the direction of arrow on ei ⁇ nen longitudinally IV - IV guided section through the embodiment of the valve plate according to Figure 4, and
  • Figure 6 is a view in the direction of the arrow on egg nen along IV - IV. Guided section through a modifi ed ⁇ embodiment of the valve plate in accordance with Figure 4.
  • the switch is designed as a self-blowing switch and has a non-illustrated, with an insulating gas, in particular SF 6 , filled by some bar pressure housing that a low-pressure volume 5 limited to the outside.
  • a second operating state of the switch 1 is shown on the left of the longitudinal axis 11, and a second operating state of the switch 1 is shown on the right of the longitudinal axis 11, which are referred to below as filling operation or overpressure operation.
  • the switch 1 has a rated current contact 2c, which is movable in such a way in the direction of the longitudinal axis 11 of the switch 1 that it can come into contact with a rated current contact ⁇ 2d.
  • the switch has an arc contact 2, which is be ⁇ wegbar such in the direction of the longitudinal axis 11 of the switch 1 that it can come into contact with an arc contact 2b.
  • the reference numeral 15 is a Arc, which results from the interruption of a current after the separation of the two arcing contacts 2a, 2b.
  • the arc 15 When switching off an operating current, the arc 15 is usually weak. When switching off a short circuit current but very strong light ⁇ arches 15 may occur.
  • Extinguishing gas can be formed by the switching arc 15, the arc gases are stored in the high ⁇ current phase of the current to be disconnected in a Walkervolu ⁇ men 19 and flows at zero current through a heating channel 17 in the arc zone 3 and the arc 15 cools.
  • the heating channel 17 is typically, between an auxiliary nozzle 16a and a main nozzle 16b ⁇ formed.
  • Extinguishing gas can be provided when opening the switch at the same time in a compression volume 4, which is part of a driven by a drive A of the switch compression device.
  • the switch according to the invention can also be designed as a buffer switch.
  • the arc gases can then enter directly into the Kompres ⁇ sion volume 4 when opening the switch from the arc zone.
  • the Low-pressure volume 5 is generally designed as an exhaust volume, but may also have a volume separated from the exhaust volume, in which even after the switch has been opened. sches, exhaust gas largely free insulating gas is ge ⁇ saves.
  • valve 6 has the following elements:
  • valve body 30 guided through a wall of the compression space 4 with a gas passage 31 connecting the compression 4 and the low pressure volume 5 and a valve seat 32 including the gas passage,
  • valve body 30 an actuated by the insulating gas, slidably mounted in the valve body 30 valve plate 9, which is gas-tightly seated when opening the switch on the valve seat 32 (right half of Fig.la), and
  • Switch upper limits (left half of Fig.la) and on the side facing away from the valve seat 32 side of the valve plate 9 is arranged.
  • the position of the stop 8 determines the maximum distance by which the valve plate 9 can be lifted from the valve seat 32.
  • the valve plate 9 is obviously formed as a ring ⁇ disc, which is guided around the longitudinal axis 11 of the scarf ⁇ ters 1.
  • valve ⁇ plate 9 has a hole 71 and a one-sided, in Dependence of the pressure of the insulating gas in the compression ⁇ volume 4 elastically bendable leaf spring 7 has.
  • the inventive switch 1 also includes a a piston of the compression device containing sub-element 21 and a cylinder of the compression device containing top member 20.
  • the upper element 20 is arranged in the direction of the longitudinal axis 11 slidably and the lower ⁇ element 21 is fixed.
  • the upper member 20 is attached to wel ⁇ chem the arcing contact 2a, displaced in the direction away from the second arcing contact 2b.
  • Fig. 2 shows in the figures a to d various ⁇ dene embodiments of the valve plate 9 play in these examples, the valve plates 9 each designed as an annular disc with an outer edge 18a and an inner edge 18b.
  • the shapes that result from the lines shown within the edges 18 a, 18 b correspond to a plurality of leaf springs 7.
  • Each leaf spring 7 is cut over the entire thickness of the annular disc in the annular disc ⁇ .
  • the lines illustrate the incisions in the material of the annular disc.
  • the valve plate 9 is interchangeable with another Ven ⁇ tilplatte 9 different thickness and differently shaped leaf springs 7 and holes 71. This allows an adaptation of the switch 1 according to the invention to subsequently explained parameters, such as the gas flow rate and the threshold value of the overpressure.
  • the shapes of the leaf springs 7 are in connection with, the desired maximum gas passage quantity in the case of the flow 13.
  • the overpressure can be varied by suitable choice of the circumference of the leaf springs 7 or by selecting the size of the flow cross-section, the gas ⁇ passage rate per unit time. If the thickness of the valve plate 9 varies, so the spring constant of the leaf spring 7 changes, wherein the leaf spring 7 has preferably the same thickness as the valve plate 9 ⁇ A thicker leaf spring 7 causes a higher spring constant, respectively.
  • the spring constant or thickness of the leaf spring 7 together with the length of the leaf spring significantly determines the response of the valve 6 against the occurrence of excess pressure in the compression volume 4.
  • Beivier higher spring constant a higher pressure is required to deflect the leaf spring 7. Accordingly, a lower overpressure is needed at a lower spring rate.
  • the thickness and the length resp. Shape of the leaf spring 7 are Va ⁇ riable, by which the desired threshold value of the over ⁇ pressure for the realization of the flow 13 is adjustable.
  • the maximum gas passage volume and the threshold value of the overpressure for the formation of the flow 13 in the switch 1 can also be adjusted in the simplest manner by the exchange of differently shaped valve plates 9.
  • the switch 1 can be designed for use as an outdoor switch or as a metal-enclosed switch.
  • Figures 3 and 4 has preferably an annular disc etcbil ⁇ finished valve plate 9 at least one leaf spring 7 which radial with respect to the center of the valve disc or washer with a portion of a circular ring Cut 72 and two concentric sections 73, 74 was cut into the valve plate or washer.
  • the annular disk has three leaf springs 7.
  • Ring disc 9 an even number, ie at least two, leaf springs 7, which also, as explained above, each as a circular ring sections with respect to the center ⁇ point of the annular disc with each pure radial 72 and two concentric sections 73, 74 were cut into the annular disc.
  • Each two of the leaf springs are arranged in mirror image to each other with respect to a diameter line 22 of the annular disc.
  • four leaf springs 7a, 7b, 7c, 7d are shown, wherein a first and a second leaf spring 7a, 7b and a third and a fourth leaf spring 7c, 7d are each arranged in mirror image to each other with respect to the diameter line 22 of the annular disc.
  • Ven ⁇ tilplatte 9 prevents in particular a propeller effect, which could arise in an alignment of all spring elements in a clockwise or counterclockwise direction.
  • the opposite orientation of each two spring elements prevents the annular disk could be placed in a rotational movement when forming the gas flow 13.
  • the at least one leaf spring 7 may therefore be formed of a standard spring steel.
  • a standard spring steel made of unalloyed or low-alloyed stainless steel, such as a stainless steel commercially available under the short name C60S, C75S or 51CrV4.
  • the sections 72 to 74 are guided generally perpendicular to the surface of the valve plate 9. On the cutting tool no particularly high demands are made, so that then the valve plate 9 and thus the switch 1 can be made particularly economical.
  • the Schnit ⁇ te may be 72 to 74 also guided inclined with respect to the surface of the valve plate. 9
  • the angle of inclination is dimensioned against ⁇ over the surface of the valve plate 9 so that the leaf spring 7 bend when reaching the overpressure of at least 2 bar and the hole 71 can release.
  • the Blattfe ⁇ rests with a contour whose determining, obliquely folded outer edge 76 on a contour of the hole 71 determining, oppositely inclined inner edge 75.
  • the inclination angle starting from the 90 ° amount vertical section, smaller than 60 °, typically smaller 50 ° and greater than 20 °, the width of the edges 75, 76 is effectively extended and accordingly the leakage ⁇ losses in the compression volume 4 are reduced.
  • unavoidable oscillations of the leaf springs 7 are attenuated more strongly than in the embodiment according to FIG.
  • the hole 71 can only open defined in a direction permitting the formation of the flow 13.
  • the leaf spring 7 can now also be subjected to a bias voltage which, even at relatively high threshold values of the overpressure, for example 6 or 10 bar, enables a very rapid relief of the compression volume 4 through the hole 71.
  • He inventive switch acts as follows:
  • the gas volume increases as soon as the gas in the arc zone 3 is substantially heated by an arc 15 which is produced when the arc contacts 2 a, 2 b are properly disconnected.
  • the gas pressure in the arc zone 3 remains smaller than the gas pressure in the heating volume 19 in the case of weak electric arc 15, that is to say with weak currents to be interrupted.
  • the gas always flows from the compression volume 4 into the heating volume 19 and through the Heating channel 17 in the arc zone 3, where it blows the Lichtbo ⁇ gen 15 in the current zero crossing.

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Abstract

Der gasisolierte Hochspannungs-Leistungsschalter (1) enthält ein Kompressions- (4) und ein Niederdruckvolumen (5) sowie ein die beiden Volumina (4,5) miteinander verbindendes Ventil (6), durch welches beim Schliessen des Schalters Isoliergas aus dem Niederdruckvolumen (5) ins Kompressionsvolumen (4) und beim Öffnen des Schalters oberhalb eines Schwellwerts des Gasdrucks Gas aus dem Kompressionsvolumen (4) im umgekehrter Richtung ins Niederdruckvolumen (5) strömt. Eine vereinfachte Ausführung des Schalters unter Einsparung von Bauteilen wird dadurch erreicht, dass in eine Ventilplatte (9) des Ventils (6) mindestens ein Loch (71) und mindestens eine einseitig gehaltene, in Abhängigkeit vom Druck des Isoliergases im Kompressionsvolumen (4) elastisch verbiegbare Blattfeder (7) eingeformt sind. Die Biegefeder (7) verschliesst beim Schliessen des Schalters das Loch (71) und gibt es beim Öffnen des Schalters frei, sobald der Druck des verdichteten Isoliergases im Kompressionsvolumen (4) den Wert des Gasdrucks im Niederdruckraum (5) um mindestens zwei bar übertrifft.

Description

Gasisolierter Hochspannungs-Leistungsschalter
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hochspannungstechnik und betrifft einen im Spannungsbereich zwischen mehrere kV und mehreren hundert kV einsetzbaren, gasisolierten Hochspannungs-Leistungsschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Stand der Technik
Ein derartiger Schalter, auch Druckgasschal- ter genannt, kommt insbesondere in Energieverteilungsnet¬ zen zum Einsatz. Er ist derart konzipiert, dass im Falle einer Trennung der Kontakte bzw. im Kurzschlussfall ein Schaltlichtbogen mit Gas beblasen und dadurch schnellstmöglich gelöscht wird. Das meistverwendete Gas für diesen Zweck ist SFg ( Schwefelhexafluorid) .
Ein Schalter der eingangsgenannten Art ist in DE 4211159 AI und US 5589673 A beschrieben. Bei diesem Schalter ist eine Druckkammer, in der der Lichtbogen entsteht, ventilgesteuert mit einem Kompressionsraum verbun- den ist. Der Kompressionsraum ist über ein Überdruckventil und ein Nachfüllventil mit einem Niederdruckraum verbunden. Die Ventile sind ringförmig und aneinanderliegend mit einer Überlappungszone angeordnet. Das Überdruckven¬ til wird niederdruckraumsei t ig von einer Feder in Rich- tung des Kompressionsvolumens gegen eine Ventilhalterung gedrückt. Gas kann also erst dann aus dem Kompressionsvo¬ lumen in den Niederdruckraum strömen, wenn sein Druck grösser als die Federkraft ist. Diese Bauweise ist jedoch relativ kompliziert und erfordert viele Elemente.
Ein Schalter der eingangs genannte Art ist auch in der älteren europäischen Anmeldung 09170549.1 beschrieben, deren Veröffentlichung am 23.03.2011 mit der Veröffentlichungsnummer 2299464 vorgesehen ist. Ferner beschreibt EP 2270828 AI einen als S e 1 b s t b 1 a s s c h a 11 e r ausgeführten Hochspannungs- Leistungsschalter, bei dem zwischen zwei Volumina seiner Löschkammer ein Rückschlagventil angeordnet ist. Dieses Ventil weist mindestens ein metallenes, flexibles Plätt¬ chen auf, welches zwischen einem Ventilsitz und einem Anschlag des Ventils innerhalb seiner elastischen Ver¬ formbarkeit bewegbar ist. Das Ventil ist so ausgebildet, dass es beim Öffnen des Schalters die Zufuhr von kompri- miertem, kühlem Gas aus einem Kompressionsvolumen in ein der Wirkung von Lichtbogengasen ausgesetztes Heizvolumen ermöglicht, jedoch verhindert, dass heisse Lichtbogengase aus dem Heizvolumen ins Kompressionsvolumen strömen. Daher wird für das mindestens eine Plättchen ein Material eingesetzt, das Temperaturen bis 2500°C standhalten kann.
Zu verweisen ist auch auf EP 1939910 AI. Die¬ ses Dokument offenbart einen Druckgasschalter mit mehre¬ ren, relativ zueinander beweglichen Kontakten. Um einen ersten Kontakt ist ein Blasvolumen angeordnet, welches über einen Blaskanal mit einer Lichtbogenzone verbunden ist. Das Blasvolumen ist durch ein Trennelement von einem Niederdruckraum getrennt. In dem Trennelement ist eine Durchströmöffnung vorgesehen, welche zum Gasaustausch zwischen dem Blasvolumen und dem Niederdruckraum dient.
Darstellung der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung soll die Bau- weise des gasisolierten Hochspannungs-Leistungsschalters der eingangs genannten Art vereinfacht und die Anzahl erforderlicher Bauteile reduziert werden.
Der gasisolierte Schalter nach der Erfindung enthält eine von einem Antrieb des Schalters betätigte Kompressionsvorrichtung mit einem mit Isoliergas gefülltes Kompressionsvolumen, in dem das Isoliergas beim Öffnen des Schalters zu Löschgas verdichtet wird, ein mit Isoliergas gefülltes Niederdruckvolumen, und ein das Korn- pressions- und das Niederdruckvolumen miteinander verbindendes Ventil, durch welches beim Schliessen des Schal¬ ters Isoliergas aus dem Niederdruckvolumen in das Kompressionsvolumen strömt, und durch welches beim Öffnen des Schalters oberhalb eines Schwellwerts des Löschgas¬ drucks Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen im umge¬ kehrter Richtung ins Niederdruckvolumen strömt, wobei das Ventil folgende Elemente aufweist:
einen durch die Wand des Kompressionsraums geführten Ventilkörper mit einem das Kompressions- und das Niederdruckvolumen verbindenden Gasdurchlass und einem den Gasdurchlass umfassenden Ventilsitz,
eine vom Isoliergas betätigte, verschiebbar im Ventilkörper gelagerte Ventilplatte, welche beim Öff- nen des Schalters auf dem Ventilsitz aufsitzt, sowie
einen in den Ventilkörper integrierten Anschlag, der die Bewegung der Ventilplatte beim Schliessen des Schalters begrenzt.
Die Ventilplatte weist mindestens ein Loch und mindestens eine einseitig gehaltene, in Abhängigkeit vom Druck des Isoliergases im Kompressionsvolumen elastisch verbiegbare Blattfeder auf, welche beim Schliessen des Schalters das Loch verschliesst und beim Öffnen des Schalters das Loch freigibt und einen durch das Loch ge- führten Strömungskanal für das aus dem Kompressionsvolu¬ men austretende Isoliergas begrenzt, sobald der Druck des verdichteten Isoliergases im Kompressionsvolumen den Wert des Gasdrucks im Niederdruckraum um mindestens zwei bar übertrifft .
Verglichen mit dem nächstliegenden Stand der
Technik, bei dem das zwischen Kompressionsvolumen und Niederdruckvolumen angeordnete Ventil zwei ringförmige, sich überlappende Ventilplatten und eine Ventilfeder aufweist, benötigt das Ventil beim erfindungsgemässen Schal- ter lediglich eine einzige Ventilplatte. Gegenüber dem Stand der Technik werden daher eine Ventilplatte und eine Feder eingespart. Da anstelle zweier sich überlappender Ventilplatten und einer zu justierenden Feder nunmehr lediglich eine einzige Ventilplatte in das Ventil einzu¬ bauen ist, kann der erfindungsgemässe Schalter wesentlich leichter gefertigt und gewartet werden. Da diese einzige Ventilplatte mindestens ein Loch und eine das Loch norma- lerweise verschliessende Blattfeder aufweist, die erst oberhalb eines Überdrucks von zwei bar infolge elasti¬ scher Verbiegung das Loch öffnet und dabei das Kompressi¬ onsvolumen mit dem Niederdruckvolumen verbindet, wird mit dieser einzigen Ventilplatte nicht nur das gezielte Be- füllen des Kompressionsvolumens mit frischem Isoliergas während des Schliessens des Schalters erreicht, sondern wird beim Öffnen des Schalters zugleich ein mehr als zwei bar betragender Überdruck im Kompressionsvolumen wirksam begrenzt. Die Blattfeder weist eine relativ hohe Feder- konstante und dementsprechend auch eine starke Rückstell¬ kraft auf. Daher ist es nicht erforderlich, den Weg der Blattfeder selbst beim Auftreten hoher Überdrücke durch einen die Verbiegung der Blattfeder limitierenden, feststehenden Anschlag zu begrenzen.
Die Blattfeder kann mit Hilfe mindestens ei¬ nes Schnitts in die Ventilplatte eingeformt werden. Die¬ ser Schnitt kann senkrecht zur Oberfläche der Ventilplat¬ te geführt sein. Alternativ kann mindestens ein Abschnitt des mindestens einen Schnitts gegenüber der Oberfläche der Ventilplatte geneigt geführt sein. Der Neigungswinkel sollte dann höchstens 60° betragen.
Die Ventilplatte kann aus einem Federblech gefertigt sein, dessen Dicke im Verhältnis zur Länge der Blattfeder so gewählt ist, dass beim Verbiegen der Blatt- feder eine plastische Verformung vermieden und beim Überschreiten des Schwellwerts das Loch freigegeben wird.
Die Ventilplatte kann als Ringscheibe ausge¬ bildet sein, und die mindestens eine Blattfeder bezüglich eines Mittelpunkts der Ringscheibe als Kreisabschnitt ausgeführt sein und mindestens drei in die Ringscheibe eingeschnittene Seiten aufweisen, von denen mindestens eine radial ausgerichtet ist und mindestens zwei konzen¬ trisch geführt sind. Die Ringscheibe kann eine Mehrzahl von Blatt¬ federn aufweisen, welche bezüglich des Mittelpunkts der Ringscheibe jeweils als Kreisabschnitt ausgebildet sind und jeweils mindestens drei in die Ringscheibe einge- schnittene Seiten aufweisen, von denen mindestens eine radial ausgerichtet ist und mindestens zwei konzentrisch geführt sind, wobei je zwei der Blattfedern spiegelbild¬ lich zueinander bezüglich einer Durchme s ser 1 in ie der Ringscheibe angeordnet sind.
Bei einem Schalter mit einem mit dem Kompressionsvolumen über ein Rückschlagventil verbundenen Heizvolumen zur Aufnahme von Lichtbogengasen kann die Ventilplatte und die mindestens eine Blattfeder aus einem Stan¬ dardfederstahl gebildet sein, der als unlegierter oder niedriglegierter Edelstahl ausgeführt ist. Im Unterschied zum Stand der Technik nach EP 22 70 828, bei dem ein zwischen Heizvolumen und Kompressionsvolumen angeordnetes Rückschlagventil eine Ventilklappe aus einem Material aufweist, das Temperaturen bis zu 2500°C standhalten kann, ist ein Standardfederstahl nur für den Einsatz bei Betriebstemperaturen bis höchsten ca. 300°C geeignet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt entlang der Längsachse einer als Selbstblasschalter ausgeführten Ausfüh- rungsform des Hochspannungs-Leistungsschalters nach der Erfindung,
Fig. la eine Vergrösserung eines ein in Fig.l umrandet dargestellter Bereichs des Schalters nach Fig.l,
Figuren 2 bis 4 jeweils in Draufsicht Ausfüh- rungsformen einer Ventilplatte eines Ventils des Schal¬ ters nach Fig.l, Fig. 5 eine Aufsicht in Pfeilrichtung auf ei¬ nen längs IV - IV geführten Schnitt durch die Ausführungsform der Ventilplatte gemäss Fig.4, und
Fig. 6 eine Aufsicht in Pfeilrichtung auf ei- nen längs IV - IV geführten Schnitt durch eine modifi¬ zierte Ausführungsform der Ventilplatte gemäss Fig.4.
Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusam- mengefasst aufgelistet. Für das Verständnis der Erfindung nicht wesentliche Teile sind teilweise nicht dargestellt. Die beschriebenen Aus führungs formen stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränken¬ de Wirkung, vielmehr kann die Erfindung auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der Patentansprüche ausge¬ führt werden.
Wege zur Ausführung der Erfindung Fig. 1 zeigt einen Querschnitt entlang einer
Längsachse 11 einer Ausführungsform eines gasisolierten Hochspannungs-Leistungss chal ters 1 nach der Erfindung. Der Schalter ist als Selbstblasschalter ausgeführt und weist ein nicht dargestelltes, mit einem Isoliergas, wie insbesondere SF6, von einigen bar Druck gefülltes Gehäuse auf, dass ein Niederdruckvolumen 5 nach aussen begrenzt. Links der Längsachse 11 ist ein erster und rechts der Längsachse 11 ein zweiter Betriebszustand des Schalters 1 dargestellt, die im Folgenden Füllbetrieb bzw. Überdruck- betrieb genannt werden.
Der Schalter 1 verfügt über einen Nennstromkontakt 2c, welcher derart in Richtung der Längsachse 11 des Schalters 1 bewegbar ist, dass er mit einem Nenn¬ stromkontakt 2d in Berührung treten kann. Weiter verfügt der Schalter über einen Lichtbogenkontakt 2a, welcher derart in Richtung der Längsachse 11 des Schalters 1 be¬ wegbar ist, dass er mit einem Lichtbogenkontakt 2b in Berührung treten kann. Mit dem Bezugszeichen 15 ist ein Lichtbogen bezeichnet, der beim Unterbrechen eines Stroms nach dem Trennen der beiden Lichtbogenkontakte 2a, 2b entsteht. Bei der Abschaltung eines Betriebsstroms ist der Lichtbogen 15 in der Regel schwach. Beim Abschalten eines Kurzschlussstroms können jedoch sehr starke Licht¬ bögen 15 auftreten. Auf diese zwei Möglichkeiten wird im weiteren Verlauf der Beschreibung näher eingegangen, denn sie erfordern eine getrennte Vorgehensweise bei der Lö¬ schung des Lichtbogens 15.
Die Löschung des Lichtbogens 15 erfolgt durch
Beblasen des in einer Lichtbogenzone 3 brennenden Lichtbogens 15 mit einem Löschgas, das gegenüber dem im Nie¬ derdruckvolumen 5 befindlichen Isoliergas einen höheren Druck aufweist. Löschgas kann durch den Schaltlichtbogen 15 gebildet werden, dessen Lichtbogengase in der Hoch¬ stromphase des abzuschaltenden Stroms in einem Heizvolu¬ men 19 gespeichert werden und beim Stromnulldurchgang durch einen Heizkanal 17 in die Lichtbogenzone 3 strömt und den Lichtbogen 15 kühlt. Der Heizkanal 17 ist typi- scherweise zwischen einer Hilfsdüse 16a und einer Haupt¬ düse 16b geformt. Löschgas kann beim Öffnen des Schalters zugleich auch in einem Kompressionsvolumen 4 bereitgestellt werden, das Teil einer von einem Antrieb A des Schalters betätigten Kompressionsvorrichtung ist.
Anstelle als Selbstblasschalter kann der er- findungsgemässe Schalter auch als Pufferschalter ausgebildet sein. Die Lichtbogengase können dann beim Öffnen des Schalters aus der Lichtbogenzone direkt ins Kompres¬ sionsvolumen 4 eintreten.
Bei dem in den Figuren 1 und la dargestellten
Selbstblasschalter ist das Heizvolumen 19 mittels eines Rückschlagventils 14 vom Kompressionsvolumen 4 getrennt. Sowohl beim Selbstblas- als auch beim Pufferschalter ist jedoch das Kompressionsvolumen 4 mittels eines Ventils 6 vom Niederdruckvolumen 5 getrennt. Das Niederdruckvolumen 5 ist im allgemeinen als Auspuffvolumen ausgebildet, kann aber auch ein von Auspuffvolumen abgetrenntes Füllvolumen aufweisen, in dem auch nach dem Öffnen des Schalters fri- sches, von Auspuffgasen weitgehend freies Isoliergas ge¬ speichert ist.
Beim Schliessen des Schalters bildet sich ei¬ ne Strömung 12 aus, die Isoliergas aus dem Niederdruckvo- lumen 5 durch das Ventil 6 in den Kompressionsraum 4 führt (links der Achse 11 gelegener Teil der Figuren 1 und la) . Beim Öffnen des Schalters bildet sich eine Strö¬ mung 13 aus, sobald das Kompressionsvolumen 4 gegenüber dem Niederdruckvolumen 5 einen Überdruck von mindestens zwei bar aufweist. Diese Strömung führt verdichtetes, als Löschgas dienendes Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen 4 in umgekehrter Richtung ins Niederdruckvolumen 5 (rechts der Achse 11 gelegener Teil der Figuren 1 und la) .
Aus Fig.la ist ersichtlich, dass das Ventil 6 folgende Elemente aufweist:
einen durch eine Wand des Kompressionsraums 4 geführten Ventilkörper 30 mit einem das Kompressions- 4 und das Niederdruckvolumen 5 verbindenden Gasdurchlass 31 und einem den Gasdurchlass umfassenden Ventilsitz 32,
eine vom Isoliergas betätigte, verschiebbar im Ventilkörper 30 gelagerte Ventilplatte 9, welche beim Öffnen des Schalters auf dem Ventilsitz 32 gasdicht aufsitzt (rechte Hälfte von Fig.la), sowie
einen in den Ventilkörper 30 integrierten Anschlag 8, der die Bewegung der Ventilplatte 9 beim Schliessen des
Schalters nach oben begrenzt (linke Hälfte von Fig.la) und auf der vom Ventilsitz 32 abgewandten Seite der Ventilplatte 9 angeordnet ist. Die Lage des Anschlags 8 be- stimmt den maximalen Abstand, um den die Ventilplatte 9 vom Ventilsitz 32 angehoben werden kann.
Die Ventilplatte 9 ist ersichtlich als Ring¬ scheibe ausgebildet, die um die Längsachse 11 des Schal¬ ters 1 geführt ist.
Aus Fig. la ist ersichtlich, dass die Ventil¬ platte 9 ein Loch 71 und eine einseitig gehaltene, in Abhängigkeit vom Druck des Isoliergases im Kompressions¬ volumen 4 elastisch verbiegbare Blattfeder 7 aufweist.
Der erfindungsgemässe Schalter 1 umfasst auch ein einen Kolben der Kompressionsvorrichtung enthaltendes Unterelement 21 und ein einen Zylinder der Kompressions- Vorrichtung enthaltendes Oberelement 20. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Oberelement 20 in Richtung der Längsachse 11 verschiebbar angeordnet und das Unter¬ element 21 ist fest. Bei einer Trennung der beiden Licht- bogenkontakte 2a und 2b wird das Oberelement 20, an wel¬ chem der Lichtbogenkontakt 2a angebracht ist, in Richtung weg vom zweiten Lichtbogenkontakt 2b verschoben.
Fig. 2 zeigt in den Figuren a bis d verschie¬ dene Ausführungsformen der Ventilplatte 9. In diesen Bei- spielen sind die Ventilplatten 9 jeweils als Ringscheibe mit einem äusseren Rand 18a und einem inneren Rand 18b ausgeführt. Die Formen, welche sich aus den innerhalb der Ränder 18a, 18b dargestellten Linien ergeben, entsprechen mehreren Blattfedern 7. Jede Blattfeder 7 ist über die gesamte Dicke der Ringscheibe in die Ringscheibe einge¬ schnitten. Die Linien verdeutlichen die Einschnitte in das Material der Ringscheibe.
Die Ventilplatte 9 ist mit einer anderen Ven¬ tilplatte 9 unterschiedlicher Dicke und verschieden ge- formten Blattfedern 7 und Löchern 71 austauschbar. Dies erlaubt eine Anpassung des erfindungsgemässen Schalters 1 an nachfolgend erläuterte Parameter, wie Gasdurchlassmenge und Schwellwert des Überdrucks.
Die Formen der Blattfedern 7 stehen im Zusam- menhang mit der gewünschten maximalen Gasdurchlassmenge im Falle der Strömung 13. Wie aus Fig.2 ersichtlich, bestimmt der Umfang der Einschnitte, welche die Blattfedern 7 formen, den Strömungsquerschnitt eines durch die Ven¬ tilplatte geführten und die Strömung 13 aufnehmenden Strömungskanals. Bei gegebener Grösse des Überdrucks kann durch geeignete Wahl des Umfangs der Blattfedern 7 bzw. durch Wahl der Grösse des Strömungsquerschnitts die Gas¬ durchlassmenge pro Zeiteinheit variiert werden. Wird die Dicke der Ventilplatte 9 variiert, so ändert sich die Federkonstante der Blattfeder 7, wobei die Blattfeder 7 bevorzugt dieselbe Dicke wie die Ventil¬ platte 9 aufweist Eine dickere Blattfeder 7 bewirkt eine höhere Federkonstante resp. eine höhere elastische Rück¬ stellkraft und eine dünnere Blattfedern 7 eine niedrigere Federkonstante resp. eine niedrigere elastische Rück¬ stellkraft. Die Federkonstante bzw. Dicke der Blattfeder 7 bestimmt zusammen mit der Länge der Blattfeder (Strecke zwischen den Ansatz am Material der Ringscheibe 9 und dem freien Ende der Feder 7) massgeblich das Ansprechverhalten des Ventils 6 gegenüber dem Auftreten von Überdruck im Kompressionsvolumen 4. Bei einer höheren Federkonstante wird ein höherer Überdruck benötigt, um die Blattfeder 7 auszulenken. Entsprechend wird bei einer niedrigeren Federkonstante ein niedrigerer Überdruck benötigt. Die Dicke und die Länge resp. Form der Blattfeder 7 sind Va¬ riable, durch welche der gewünschte Schwellwert des Über¬ drucks zur Realisierung der Strömung 13 einstellbar ist.
Man kann also eine elastische Rückstellkraft oder Federkonstante einstellen, indem eine Elastizität und/oder Form der Blattfeder 7 nach Massgabe eines vorgebbaren Schwellwerts des Überdrucks gewählt wird, und man kann eine definierten Strömungsquerschnitt durch die Ventilplatten 9 nach Massgabe einer vorgebbaren Gasdurchlassmenge wählen. Damit sind auch durch den Austausch von verschieden geformten Ventilplatten 9 die maximale Gasdurchlassmenge und der Schwellwert des Überdruck für das Zustandekommen der Strömung 13 im Schalter 1 auf ein- fachste Weise einstellbar.
Der Schalter 1 ist für den Einsatz als Freiluftschalter oder als metallgekapselter Schalter ausbildbar .
In einer bevorzugten Ausführungsform (Figuren 3 und 4) weist die vorzugsweise als Ringscheibe ausgebil¬ dete Ventilplatte 9 mindestens eine Blattfeder 7 auf, welche als Kreisringabschnitt bezüglich des Mittelpunkts der Ventilplatte oder Ringscheibe mit einem radialen Schnitt 72 und zwei konzentrischen Schnitten 73, 74 in die Ventilplatte oder Ringscheibe eingeschnitten wurde.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist die Ringscheibe drei Blattfedern 7 auf.
In der Ausführungsform nach Fig.4 weist die
Ringscheibe 9 eine gerade Anzahl, also mindestens zwei, Blattfedern 7 auf, welche ebenfalls, wie oben erläutert, jeweils als Kreisringabschnitte bezüglich des Mittel¬ punkts der Ringscheibe mit jeweils reinem radialen 72 und zwei konzentrischen Schnitten 73, 74 in die Ringscheibe eingeschnitten wurden. Je zwei der Blattfedern sind spiegelbildlich zueinander bezüglich einer Durchmesserlinie 22 der Ringscheibe angeordnet. In der Fig.4 sind vier Blattfedern 7a, 7b, 7c, 7d dargestellt, wobei eine erste und eine zweite Blattfeder 7a, 7b bzw. eine dritte und eine vierte Blattfeder 7c, 7d jeweils spiegelbildlich zueinander bezüglich der Durchmesserlinie 22 der Ringscheibe angeordnet sind. Diese Ausführungsform der Ven¬ tilplatte 9 verhindert insbesondere einen Propelleref- fekt, welcher bei einer Ausrichtung aller Federelemente im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn entstehen könnte. Mit anderen Worten verhindert die gegenläufige Ausrichtung von je zwei Federelementen, dass die Ringscheibe beim Ausbilden der Gasströmung 13 in eine Rotati- onsbewegung versetzt werden könnte.
Abhängig von der Dimensionierung des erfin- dungsgemässen Selbstblasschalters 1 kann selbstverständ¬ lich auch eine ungerade Anzahl von Blattfedern gewählt werden. Beispielsweise könnte eine Ringscheibe nach Fig. 3 auch zwei gegenläufig angeordnete Blattfedern 7 aufwei¬ sen, wobei die Ausrichtung der nicht zugeordneten Blattfedern keine Rolle spielen würde, da Reibungskräfte aus¬ reichend einer verbleibenden Rotationstendenz der Ringscheibe entgegenwirken würden.
Ist der er f indungsgemäs se Schalter als
Selbstblas schal ter ausgeführt, so verhindert das Rück¬ schlagventil, dass ins Heizvolumen 19 einströmende, heis- se Lichtbogengase ins Kompressionsvolumen 4 eintreten können. Das Ventil 6 ist daher keinen übermässig hohen Temperaturen ausgesetzt. Die Ventilplatte 9 und dement¬ sprechend auch die mindestens eine Blattfeder 7 können daher aus einem Standardfederstahl gebildet sein. Beson- ders geeignet ist ein als unlegierter oder niedriglegierter Edelstahl ausgeführter Standardfederstahl, wie etwa ein im Handel unter dem Kurznamen C60S, C75S oder 51CrV4 erhältlicher Edelstahl.
Die Schnitte 72 bis 74 sind wie aus Fig.5 er- sichtlich im allgemeinen senkrecht zur Oberfläche der Ventilplatte 9 geführt. An das Schneidewerkzeug werden keine besonders hohen Anforderungen gestellt, so dass dann die Ventilplatte 9 und damit auch der Schalter 1 besonders wirtschaftlich gefertigt werden können.
Wie aus Fig.6 ersichtlich, können die Schnit¬ te 72 bis 74 gegenüber der Oberfläche der Ventilplatte 9 auch geneigt geführt sein. Der Neigungswinkel ist gegen¬ über der Oberfläche der Ventilplatte 9 so bemessen, dass sich die Blattfeder 7 beim Erreichen des Überdrucks von mindestens 2 bar verbiegen und das Loch 71 freigeben kann. Unterhalb dieses Druckgrenzwertes ruht die Blattfe¬ der mit einem deren Kontur bestimmenden, schräg abgekanteten Aussenrand 76 auf einem die Kontur des Lochs 71 bestimmenden, gegenläufig geneigt ausgebildeten Innenrand 75. Ist der Neigungswinkel, ausgehend vom 90° betragenden Vertikalschnitt, kleiner 60°, typischerweise kleiner 50° und grösser 20°, so wird die Breite der Kanten 75, 76 wirksam verlängert und werden dementsprechend die Leck¬ verluste im Kompressionsvolumen 4 reduziert. Zudem werden nicht zu vermeidende Oszillationen der Blattfedern 7 stärker gedämpft als bei der Ausführungsform nach Fig.5. Das Loch 71 kann nurmehr in einer die Ausbildung der Strömung 13 ermöglichenden Richtung definiert öffnen. Ferner kann die Blattfeder 7 jetzt auch mit einer Vor- Spannung beaufschlagt werden, die selbst bei relativ ho¬ hen Schwellwerten des Überdrucks, von beispielsweise 6 oder 10 bar, eine sehr schnell einsetzende Entlastung des Kompressionsvolumens 4 durch das Loch 71 ermöglicht. Der er findungsgemä s s e Schalter wirkt wie folgt :
Im geschlossenen Schalter fliesst Strom in einem die geschlossenen Kontakte 2a bis 2d enthaltenden Stromkreis. Vor einer Schalthandlung sind typischerweise alle Volumina mit dem Gas gleichen Drucks gefüllt. Druck¬ unterschiede und Gasströmungen, wie z.B. die Strömungen 12 bzw. 13, entstehen erst durch eine Schalthandlung, also z.B. beim Öffnen des Schalters und dem damit verbun- denen Trennen der Kontakte 2a bis 2d.
Beim Trennen des Stromkreises, d.h. bei einer Bewegung des oberen Elements 20 in Richtung der Längsachse 11 weg vom zweiten Lichtbogenkontakt 2b, werden zu¬ nächst die Nennstromkontakte 2c, 2d getrennt, wodurch der Strom vollständig in einen die Lichtbogenkontakte 2a, 2b enthaltenden Stromkreis kommutiert. Bei der weiteren Be¬ wegung des oberen Elements 20 werden nun auch die Lichtbogenkontakte 2a, 2b getrennt und es entsteht der Licht¬ bogen 15. Bei der weiteren Bewegung des oberen Elements 20 wird der Lichtbogen 15 verlängert. Beim Trennen der Lichtbogenkontakte 2a, 2b wird, wie oben beschrieben, das Oberelement 20 in Richtung des feststehenden Unterelements 21 verschoben. Dadurch steigt der Gasdruck im Kompressionsvolumen 4. Sobald er höher als im Heizvolumen 19 ist, strömt Gas aus dem Kompressionsvolumen 4 durch das Rückschlagventil 14 ins Heizvolumen 19, wodurch sich der Gasdruck im Heizvolumen erhöht.
Auch bei schwachen Lichtbögen 15, z. B. bei Unterbrechung von Betriebsströmen, nimmt das Gasvolumen zu, sobald das Gas in der Lichtbogenzone 3 durch einen bei betriebsgemässer Trennung der Lichtbogenkontakte 2a, 2b entstehenden Lichtbogen 15 im wesentlichen aufgeheizt ist. Der Gasdruck in der Lichtbogenzone 3 bleibt jedoch bei schwachen Lichtbogen 15, also bei schwachen zu unter- brechenden Strömen, kleiner als der Gasdruck im Heizvolumen 19. Daher strömt das Gas in diesem Fall immer aus dem Kompressionsvolumen 4 ins Heizvolumen 19 und durch den Heizkanal 17 in die Lichtbogenzone 3, wo es den Lichtbo¬ gen 15 im Stromnulldurchgang bebläst.
Bei starken Lichtbögen 15, welche beispiels¬ weise aufgrund eines Kurzschlusses entstehen können, heizt sich aufgrund der hohen Stromstärke des Lichtbogens 15 das Gas in der Lichtbogenzone 3 schnell auf, wodurch auch ein starker Druckanstieg im Heizvolumen 19 auftritt. Beim Nulldurchgang des Stroms fällt der Druck in der Lichtbogenzone schnell ab, wodurch ein Druckgradient zwi- sehen Lichtbogenzone 3 und Heizvolumen 19 entsteht. Als Folge strömt Gas aus dem Heizvolumen 19 durch den Heizkanal 17 zurück in die Lichtbogenzone 3, wodurch der Lichtbogen 15 intensiv beblasen und gelöscht wird. Aufgrund des starken Druckanstiegs im Heizvolumen 19, wel- eher den Gasdruck im Kompressionsvolumen 4 übersteigt, schliesst das Rückschlagventil 14 und es strömt kein wei¬ teres Gas aus dem Kompressionsvolumen 4 ins Heizvolumen 19. Der Druck im Kompressionsvolumen 4 steigt während der Abwärtsbewegung des oberen Elements 20 weiter, bis der Druck des verdichteten Isoliergases im Kompressionsraum 4 den Wert des Gasdrucks im Niederdruckraum 5 um mindestens zwei bar übertrifft. Oberhalb dieses Überdrucks gibt die Blattfeder 7 das Loch 71 frei und begrenzt dann einen durch das Loch 71 geführten Strömungskanal für aus dem Kompressionsvolumen 4 austretendes Isoliergas. Bei der Freigabe des Lochs 71 wird die einseitig eingespannte Blattfeder 7 elastisch nach unten ins Niederdruckvolumen 5 ausgelenkt und bildet so den Strömungskanal für die vom Kompressionsvolumen 4 ins Niederdruckvolumen gerichtete Strömung 13. Ein unzulässig hoher Überdruck im Kompressionsraum 4 wird so vermieden. Zugleich wird so auch die vom Antrieb A aufzubringende Kompressionsarbeit begrenzt. Dies stellt den in der rechten Hälfte der Figuren 1 und la den dargestellten Überdruckbetrieb des Ventils 6 si- eher. Sobald der Druck im Kompressionsvolumen 4 wieder unter den Grenzwert von 2 bar gesunken ist, kommt die Blattfeder 7 wieder in ihre Ausgangslage zurück, in der sie die Öffnung 71 verschliesst . Beim Schliessen der Lichtbogenkontakte 2a, 2b wird das Oberelement 20 in Richtung des Lichtbogenkontakts 2b bewegt. Dadurch entsteht im Kompressionsvolumen 4 ein Unterdruck gegenüber dem Niederdruckvolumen 5. Dies hat zur Folge, dass die Ventilplatte 9 vom Ventilsitz 32 abhebt und die Strömung 12 nun frisches Isoliergas aus den Niederdruckvolumen 5 ins Kompressionsvolumen 4 führen kann. Hierbei wird der in der linken Hälfte der Fig.l resp. la dargestellte Füllbetrieb des Ventils 6 sicherge- stellt. Beim Füllen gewährleistet der Anschlag 8, dass die Bewegung der Ventilscheibe 9 nach oben begrenzt wird.
Bezugs zeichenliste
1 Hochspannungs-LeistungsSchalter
2a, 2b Lichtbogenkontakte
2c, 2d Nennstromkontakte
3 Lichtbogenzone
4 Kompressionsvolumen
5 Niederdruckvolumen
6 Ventil
7, 7a-7d Blattfedern
8 Anschlag
9 Ventilplatte, Ringscheibe
10 Trägerplatte
11 Längsachse des Schalters
12, 13 Strömungen
14 Rückschlagventil
15 Lichtbogen
16a Hilfsdüse
16b Hauptdüse
17 Heizkanal in der Lichtbogenzone
18a äusserer Rand
18b innerer Rand
19 Heizvolumen
20 Oberelement
21 Unterelement
22 Durchmesserlinie
30 Ventilkörper
31 Gasdurchlass
32 Ventilsitz
71 Loch
72, 73, 74 Schnitte
75 Innenrand
76 Aussenrand
A Antrieb

Claims

Patentansprüche
Gasisolierter Hochspannungs-Leistungsschalter (1), enthaltend
eine von einem Antrieb (A) des Schalters (1) betätig te Kompressionsvorrichtung mit einem mit Isoliergas gefülltes Kompressionsvolumen (4), in dem das Isoliergas beim Öffnen des Schalters zu Löschgas ver¬ dichtet wird,
ein mit Isoliergas gefülltes Niederdruckvolumen (5) , und
ein das Kompressions- und das Niederdruckvolumen mit einander verbindendes Ventil (6), durch welches beim Schliessen des Schalters Isoliergas aus dem Nieder¬ druckvolumen (5) in das Kompressionsvolumen (4) strömt und beim Öffnen des Schalters oberhalb eines Schwellwerts des Löschgasdrucks Isoliergas aus dem Kompressionsvolumen (4) im umgekehrter Richtung ins Niederdruckvolumen (5) strömt,
bei dem das Ventil (6) folgende Elemente aufweist: einen durch die Wand des Kompressionsraums (4) ge¬ führten Ventilkörper (30) mit einem das Kompressions und das Niederdruckvolumen verbindenden Gasdurchlass (31) und einem den Gasdurchlass (31) umfassenden Ven tilsitz (32),
eine vom Isoliergas betätigte, verschiebbar im Ven¬ tilkörper (30) gelagerte Ventilplatte (9), welche beim Öffnen des Schalters auf dem Ventilsitz (32) aufsitzt, sowie einen in den Ventilkörper (30) integrierten Anschlag (8), der die Bewegung der Ventilplatte (9) beim
Schliessen des Schalters begrenzt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (9) mindestens ein Loch (71) und mindestens eine einsei¬ tig gehaltene, in Abhängigkeit vom Druck des Isolier¬ gases im Kompressionsvolumen (4) elastisch verbiegbare Blattfeder (7) aufweist, welche beim Schliessen des Schalters das Loch (71) verschliesst und beim Öffnen des Schalters das Loch (71) freigibt und einen durch das Loch (71) geführten Strömungskanal für das aus dem Kompressionsvolumen (4) austretende Isoliergas (13) begrenzt, sobald der Druck des verdichteten Isoliergases im Kompressionsvolumen (4) den Wert des Gasdrucks im Niederdruckraum (5) um mindestens zwei bar übertrifft.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (7) mit Hilfe mindestens eines Schnitts (72, 73, 74) in die Ventilplatte (9) einge¬ formt ist.
Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schnitt (72, 73, 74) senk¬ recht zur Oberfläche der Ventilplatte (9) geführt ist .
Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt des mindestens einen Schnitts (72, 73, 74) gegenüber der Oberfläche der Ventilplatte (9) geneigt geführt ist.
Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel höchstens 60° beträgt.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (9) aus einem Federblech gefertigt ist, dessen Dicke im Verhältnis zur Länge der Blattfeder (7) so gewählt ist, dass beim Verbiegen der Blattfeder (7) eine plastische Verformung vermieden und beim Überschreiten des
Schwellwerts das Loch (71) freigegeben wird.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (71) als Ring¬ scheibe ausgebildet ist, und dass die mindestens eine Blattfeder (7) bezüglich eines Mittelpunkts der Ringscheibe als Kreisabschnitt ausgeführt ist und mindes¬ tens drei in die Ringscheibe eingeschnittene Seiten aufweist, von denen mindestens eine (72) radial aus¬ gerichtet ist und mindestens zwei (73, 74) konzen¬ trisch geführt sind.
Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheibe ei¬ ne Mehrzahl von Blattfedern (7) aufweist, welche bezüglich des Mittelpunkts der Ringscheibe jeweils als Kreisabschnitt ausgebildet sind und jeweils mindes¬ tens drei in die Ringscheibe eingeschnittene Seiten aufweisen, von denen mindestens eine (72) radial aus¬ gerichtet ist und mindestens zwei (73, 74) konzen¬ trisch geführt sind, wobei je zwei der Blattfedern (7) spiegelbildlich zueinander bezüglich einer Durchmesserlinie (22) der Ringscheibe angeordnet sind.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem mit dem Kompressionsvolumen (4) über ein Rückschlagventil (14) verbundenen Heizvolumen (19) zur Aufnahme von Lichtbogengasen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (9) und die mindestens eine Blattfeder (7) aus einem Standardfederstahl gebildet sind. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Standardfederstahl ein unlegierter oder ein niedriglegierter Edelstahl ist.
Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelstahl ein im Handel unter dem Kurznamen C60S, C75S oder 51CrV4 erhältlicher Werkstoff ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Verbiegung der Blattfeder (7) ohne die Verwendung eines Anschlags allein durch die Rückstellkraft der Blattfeder (7) begrenzt ist.
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