WO2023126110A1 - Schaltvorrichtung mit trenn- oder erdungsfunktion - Google Patents

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WO2023126110A1
WO2023126110A1 PCT/EP2022/083238 EP2022083238W WO2023126110A1 WO 2023126110 A1 WO2023126110 A1 WO 2023126110A1 EP 2022083238 W EP2022083238 W EP 2022083238W WO 2023126110 A1 WO2023126110 A1 WO 2023126110A1
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contact
arcing
switching device
main
contacts
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PCT/EP2022/083238
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Inventor
Paul Gregor Nikolic
Frank Reichert
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Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
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    • 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
    • H01H33/98—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being initiated by an auxiliary arc or a section of the arc, without any moving parts for producing or increasing the flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7023—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle
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    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/91—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas

Definitions

  • the invention relates to a switching device with an isolating or grounding function and an encapsulating housing filled with insulating gas.
  • sulfur hexafluoride is usually used as the insulating gas.
  • the dielectric strength of sulfur hexafluoride is sufficient to enable disconnectors and earthing switches arranged in switchgear of this type to function reliably.
  • sulfur hexafluoride is a potent greenhouse gas. This is one of the reasons why sulfur hexafluoride is increasingly being replaced by more environmentally friendly insulating gases, in particular artificial air.
  • Artificial air is used here to refer to a mixture of oxygen and nitrogen that is produced artificially. This can be a completely synthetically produced mixture of oxygen and nitrogen or processed, in particular cleaned and/or dehumidified, air.
  • the invention is based on the object, an improved switching device with separation or grounding function and a with an encapsulating housing filled with insulating gas, in particular with artificial air.
  • the object is achieved according to the invention with a switching device having the features of claim 1 .
  • a switching device according to the invention with isolating or grounding function includes
  • a second contact arrangement with a second main contact and with the second main contact electrically conductively connected to the second arcing contact and
  • a nozzle arrangement which is set up for flowing a switching arc between the arcing contacts with I insulating gas, wherein
  • the contact assemblies are movable relative to each other between a first end position, in which the main contacts contact each other and the arcing contacts contact each other, and a second end position, in which the main contacts are separated from each other and the arcing contacts are separated from each other, wherein
  • the main contacts are separated from one another before the arcing contacts and a switching arc between the arcing contacts is extinguished by flowing the switching arc with insulating gas.
  • a switching device with a disconnecting function is also known as a circuit breaker or isolator. Such a switching device is used to disconnect electrical circuits when no load current is flowing. However, prior to separating between contacts of the switching device, an electric current, in particular a reactive current flow.
  • a switching device with an earthing function also known as an earthing switch or earth electrode, is used to earth a current path.
  • a switching device with an isolating or grounding function includes an encapsulation housing filled with an insulating gas and is therefore designed to be gas-insulated.
  • the switching device comprises contact arrangements which can be moved relative to one another and which each have a main contact and an arcing contact which is electrically conductively connected to the main contact. To interrupt a current path, the contact arrangements are separated from one another, the main contacts being separated first and then the arcing contacts being separated from one another. A current flowing between the main contacts before the main contacts are separated commutes to the arcing contacts, so that a switching arc can only occur between the arcing contacts.
  • the switching device In order to quench such a switching arc, the switching device has a nozzle arrangement which is set up to flow insulating gas through the switching arc and thereby quench it.
  • the invention thus integrates a quenching principle for quenching switching arcs, known from self-blast circuit breakers, into the contact system of a switching device with a disconnecting or grounding function.
  • the invention makes it possible to use insulating gases with a lower dielectric strength than, for example, the dielectric strength of sulfur hexafluoride in a gas-insulated switching device with an isolating or grounding function.
  • the insulating gas is artificial air.
  • the artificial air in the encapsulating housing is preferably subjected to an overpressure in the range from 6 bar to 14 bar compared to a pressure in an area surrounding the encapsulating housing.
  • the aforementioned embodiment of the invention is directed towards the use of artificial air as insulating gas and thus towards the use of a particularly environmentally friendly insulating gas.
  • the arcing contacts are made of tungsten copper.
  • Tungsten-copper is an alloy of tungsten and copper. Such alloys are advantageously suitable as materials for arcing contacts due to the high temperature resistance of tungsten and the high electrical and thermal conductivity of copper.
  • the first arcing contact is tubular and the second arcing contact is pin-shaped. Furthermore, the first arcing contact has an inner diameter that corresponds to an outer diameter of the second arcing contact. This configuration of the arcing contacts enables the second arcing contact to be moved into the first arcing contact, in which case the arcing contacts rest against one another and thus have a secure electrical and mechanical connection.
  • the first main contact is designed as a metallic sleeve in which the first arcing contact is arranged.
  • this advantageously allows the insulating gas to be conducted in and through the first main contact in order to extinguish a switching arc.
  • the nozzle arrangement has an insulating material nozzle which is arranged on an inner surface of the first main contact and has a first nozzle section running around an end region of the first arcing contact and a second nozzle section facing the second arcing contact.
  • the insulating material nozzle is made of a fluorine-free plastic, for example polypropylene.
  • the insulating material nozzle can limit an arc region in which a switching arc burns between the arcing contacts and the flow of insulating gas can be directed.
  • the nozzle arrangement has at least one blow-out opening in the first main contact on a side of the first arcing contact that faces away from the second arcing contact.
  • the nozzle arrangement has a blowout chamber arranged inside the first main contact on a side of the first arcing contact that faces away from the second arcing contact.
  • the two aforementioned configurations of the invention are advantageous in connection with the above-mentioned tubular design of the first arcing contact and its arrangement in a sleeve-shaped first main contact.
  • insulating gas heated by a switching arc flows out of the arcing region through the first arcing contact to the at least one blowout opening in the first main contact (see FIGS. 1 to 3 and their description).
  • insulating gas heated by a switching arc flows out of the blowout chamber through the first arcing contact into the arcing region (see FIGS. 4 and 5 and their description). In both cases, a switching arc burning in the arc region can be extinguished by the flow of insulating gas.
  • the second main contact has elastic contact fingers for making contact with the first main contact. This advantageously allows a reliable electrical and mechanical contact of the main contacts that compensates for manufacturing and movement tolerances.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first exemplary embodiment of a switching device in a first end position
  • FIG. 2 shows a sectional view of the switching device shown in FIG. 1 in a second end position
  • FIG. 3 shows a sectional view of the switching device shown in FIG. 1 in an intermediate position between the two end positions
  • FIG. 4 shows a sectional view of a second exemplary embodiment of a switching device in a first intermediate position between the two end positions
  • FIG. 5 shows a sectional view of the switching device shown in FIG. 4 in a second intermediate position between the two end positions.
  • FIGS. 1 to 3 show sectional views of a first exemplary embodiment of a switching device 1 with an isolating or grounding function.
  • the switching device 1 comprises an encapsulating housing 3 , a first contact arrangement 5 , a second contact arrangement 7 and a nozzle arrangement 9 .
  • the encapsulating housing 3 is designed to be gas-tight and is filled with artificial air which is subjected to an overpressure in the range from 6 bar to 14 bar compared to the pressure in the surroundings of the encapsulating housing 3 .
  • the first contact arrangement 5 has a first main contact 11 and a first arcing contact 13 which is electrically conductively connected to the first main contact 11 .
  • the second contact arrangement 7 has a second main contact 15 and a second arcing contact 17 which is electrically conductively connected to the second main contact 15 .
  • the first contact arrangement 5 can be moved relative to the second contact arrangement 7 and the encapsulating housing 3 between a first end position and a second end position.
  • FIG. 1 shows the switching device 1 in the first end position of the first contact arrangement 5 .
  • the main contacts 11, 15 make contact with one another and the arcing contacts 13, 17 make contact with one another.
  • FIG. 2 shows the switching device 1 in the second end position of the first contact arrangement 5 .
  • the main contacts 11, 15 are separated from one another and the arcing contacts 13, 17 are separated from one another.
  • FIG. 3 shows the switching device 1 in an intermediate position of the first contact arrangement 5 during a movement from the first end position into the second end position.
  • the main contacts 11, 15 are first separated from one another.
  • an electric current flowing between the main contacts 11 , 15 commutes to the arcing contacts 13 , 17 .
  • the arcing contacts 13 , 17 are then separated from one another. This creates a switching arc 19 between the arcing contacts 13 , 17 .
  • the first arcing contact 13 is tubular.
  • the second arcing contact 17 is designed like a pin.
  • the arcing contacts 13, 17 are each made of tungsten copper.
  • the first arcing contact 13 has an inside diameter that corresponds to an outside diameter of the second arcing contact 17 .
  • an end area of the second arcing contact 17 protrudes into the first arcing contact 13 .
  • an outer surface of the end region of the second arcing contact 17 is in contact with an inner surface of the first arcing contact 13 .
  • the first main contact 11 is designed as a metallic sleeve in which the first arcing contact 13 is arranged.
  • the second main contact 15 has elastic contact fingers arranged in a lamellar manner, which rest against an outer surface of the first main contact 11 in the first end position of the first contact arrangement 5 .
  • the nozzle arrangement 9 has an insulating material nozzle 21 which is arranged on an inner surface of the first main contact 11 .
  • the insulating material nozzle 21 has a first nozzle section 21 . 1 running around an end portion of the first arcing contact 13 , and a second nozzle portion 21 facing the second arcing contact 17 . 2 on .
  • the insulating material nozzle 21 is made from a fluorine-free plastic, for example polypropylene.
  • the nozzle arrangement 9 comprises a plurality of blow-out openings 23 in the first main contact 11 on a side of the first arcing contact 13 which is remote from the second arcing contact 17 .
  • the nozzle arrangement 9 is designed to flow the switching arc 19 between the arcing contacts 13, 17 with artificial air.
  • the switching arc 19 causes artificial air in an area surrounded by the insulating material nozzle 21
  • An arc region 25 in which the switching arc 19 burns is heated to a great extent, as a result of which the pressure in the arc region 25 increases.
  • the artificial air flows from the arcing region 25 through the tube-like first arcing contact 13 to the exhaust openings 23 in the first main contact 11 .
  • This flow 26 of the artificial air is indicated by arrows in FIG. 3 and extinguishes the switching arc 19 .
  • a first electrode 27 , a second electrode 29 and a lever element 31 are also shown in FIGS. 1 to 3 .
  • the first electrode 27 surrounds the first contact arrangement 5 in its second end position and is open to the second contact arrangement 7 .
  • the second electrode 29 is arranged in the area of the second contact arrangement 7 and is open towards the first contact arrangement 5 . In its first end position, the first contact arrangement 5 projects into the second electrode 29 .
  • the first contact arrangement 5 can be moved via the lever element 31, for example by a motor (not shown). During a movement between its end positions, the first contact arrangement 5 is moved, for example, approximately 50 mm to 300 mm at a speed of less than 5 m/s.
  • FIGS. 4 and 5 show sectional views of a second exemplary embodiment of a switching device 1 with an isolating or grounding function. This exemplary embodiment differs from the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 3 essentially only in the design of the nozzle arrangement 9 .
  • the nozzle arrangement 9 in turn has an insulating material nozzle 21 which is arranged on an inner surface of the first main contact 11 .
  • the nozzle arrangement 9 also includes, instead of the blow-out openings 23 in the first main contact 11, a blow-out chamber 33 which is located within the first main contact 11 on one of the second arcing arranged on the side of the first arcing contact 13 facing away from the contact 17 and delimited by a wall 35 arranged in the first main contact 11 .
  • FIG. 4 shows the switching device 1 in a first intermediate position of the first contact arrangement 5 during its movement from the first end position into the second end position.
  • a switching arc 19 burns between the arcing contacts 13 , 17 .
  • the switching arc 19 heats artificial air in the arcing area 25 and in the blowout chamber 33 connected to the arcing area 25 . This increases the pressure in the arc region 25 and the blowout chamber 33 . Since the blowout chamber 33 is closed by the wall 35 , artificial air flows out of the blowout chamber 33 through the tubular first arcing contact 13 into the arcing area 25 and extinguishes the switching arc 19 .
  • FIG. 5 shows the switching device 1 in a second intermediate position of the first contact arrangement 5 during its movement from the first end position into the second end position after the switching arc 19 has been extinguished.
  • the flow 26 of the artificial air from the blowing chamber 33 into the arc region 25 is indicated by arrows in FIG.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (1) mit Trenn- oder Erdungsfunktion. Die Schaltvorrichtung (1) umfasst ein mit einem Isoliergas gefülltes Kapselungsgehäuse (3), eine erste Kontaktanordnung (5) mit einem ersten Hauptkontakt (11) und einem ersten Lichtbogenkontakt (13), eine zweite Kontaktanordnung (7) mit einem zweiten Hauptkontakt (15) und zweiten Lichtbogenkontakt (17) und eine Düsenanordnung (9), die zum Beströmen eines Schaltlichtbogens (19) zwischen den Lichtbogenkontakten (13, 17) mit Isoliergas eingerichtet ist. Die Kontaktanordnungen (5, 7) sind relativ zueinander bewegbar zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung. Bei der Bewegung von der ersten Endstellung in die zweite Endstellung werden die Hauptkontakte (11, 15) vor den Lichtbogenkontakten (13, 17) voneinander getrennt und ein Schaltlichtbogen (19) zwischen den Lichtbogenkontakten (13, 17) wird durch Beströmen des Schaltlichtbogens (19) mit Isoliergas gelöscht.

Description

Beschreibung
Schaltvorrichtung mit Trenn- oder Erdungs funktion
Die Erfindung betri f ft eine Schaltvorrichtung mit Trenn- oder Erdungs funktion und einem mit einem I soliergas gefüllten Kapselungsgehäuse .
In herkömmlichen gasisolierten Schaltanlagen wird meist Schwefelhexafluorid als I soliergas eingesetzt . Die Durchschlags festigkeit von Schwefelhexafluorid reicht aus , um eine betriebssichere Funktion in derartigen Schaltanlagen angeordneter Trenn- und Erdungsschalter zu ermöglichen . Schwefelhexafluorid ist j edoch ein starkes Treibhausgas . Unter anderem deshalb wird Schwefelhexafluorid zunehmend durch umweltverträglichere I soliergase , insbesondere durch künstliche Luft , ersetzt . Mit künstlicher Luft wird hier ein Gemisch aus Sauerstof f und Stickstof f bezeichnet , das künstlich erzeugt wird . Dabei kann es sich um ein vollständig synthetisch erzeugtes Gemisch aus Sauerstof f und Stickstof f handeln oder um aufbereitete , insbesondere gereinigte und/oder entfeuchtete , Luft .
Die Verwendung künstlicher Luft statt Schwefelhexafluorid in einer gasisolierten Schaltanlage kann die betriebssichere Funktion herkömmlicher Trenn- und Erdungsschalter j edoch gefährden, insbesondere in Hochspannungsschaltanlagen . Aufgrund der in der Regel relativ geringen Schaltgeschwindigkeiten dieser Trenn- und Erdungsschalter und der gegenüber Schwefelhexafluorid geringeren Durchschlags festigkeit von künstlicher Luft können sich nämlich bei Ausschaltvorgängen zwischen den Schaltkontakten der Trenn- und Erdungsschalter längere Schaltlichtbögen bilden, die sich zudem in dem Gehäuse der Schaltanlage ausbreiten können .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine verbesserte Schaltvorrichtung mit Trenn- oder Erdungs funktion und einem mit einem I soliergas , insbesondere mit künstlicher Luft , gefüllten Kapselungsgehäuse anzugeben .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit Trenn- oder Erdungs funktion umfasst
- ein mit einem I soliergas gefülltes Kapselungsgehäuse ,
- eine erste Kontaktanordnung mit einem ersten Hauptkontakt und einem mit dem ersten Hauptkontakt elektrisch leitend verbundenen ersten Lichtbogenkontakt ,
- eine zweite Kontaktanordnung mit einem zweiten Hauptkontakt und einem mit dem zweiten Hauptkontakt elektrisch leitend verbundenen zweiten Lichtbogenkontakt und
- eine Düsenanordnung, die zum Beströmen eines Schaltlichtbo- gens zwischen den Lichtbogenkontakten mit I soliergas eingerichtet ist , wobei
- die Kontaktanordnungen relativ zueinander bewegbar sind zwischen einer ersten Endstellung, in der die Hauptkontakte einander kontaktieren und die Lichtbogenkontakte einander kontaktieren, und einer zweiten Endstellung, in der die Hauptkontakte voneinander getrennt sind und die Lichtbogenkontakte voneinander getrennt sind, wobei
- bei der Bewegung von der ersten Endstellung in die zweite Endstellung die Hauptkontakte vor den Lichtbogenkontakten voneinander getrennt werden und ein Schaltlichtbogen zwischen den Lichtbogenkontakten durch Beströmen des Schaltlichtbogens mit I soliergas gelöscht wird .
Eine Schaltvorrichtung mit Trennfunktion wird auch als Trennschalter oder Trenner bezeichnet . Eine derartige Schaltvorrichtung wird zum Trennen elektrischer Stromkreise verwendet , wenn kein Laststrom fließt . Dennoch kann vor dem Trennen zwischen Kontakten der Schaltvorrichtung ein elektrischer Strom, insbesondere ein Blindstrom, fließen . Eine Schaltvorrichtung mit Erdungs funktion wird auch als Erdungsschalter oder Erder bezeichnet und zum Erden eines Strompfades verwendet . Es gibt ferner Schaltvorrichtungen mit einer kombinierten Trenn- und Erdungs funktion, die nach dem Trennen eine Erdung voll ziehen . Die Erfindung betri f ft auch Schaltvorrichtungen mit kombinierter Trenn- und Erdungs funktion .
Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit Trenn- oder Erdungs funktion umfasst ein mit einem I soliergas gefülltes Kapselungsgehäuse und ist somit gasisoliert ausgeführt . Die Schaltvorrichtung umfasst relativ zueinander bewegbare Kontaktanordnungen, die j eweils einen Hauptkontakt und einen mit dem Hauptkontakt elektrisch leitend verbundenen Lichtbogenkontakt aufweisen . Zum Unterbrechen eines Strompfades werden die Kontaktanordnungen voneinander getrennt , wobei zunächst die Hauptkontakte und anschließend die Lichtbogenkontakte voneinander getrennt werden . Ein vor dem Trennen der Hauptkontakte zwischen den Hauptkontakten fließender Strom kommutiert dabei auf die Lichtbogenkontakte , so dass ein Schaltlichtbogen nur zwischen den Lichtbogenkontakten entstehen kann . Zum Löschen eines solchen Schaltlichtbogens weist die Schaltvorrichtung eine Düsenanordnung auf , die eingerichtet ist , den Schaltlichtbogen mit I soliergas zu beströmen und dadurch zu löschen . Damit integriert die Erfindung ein von Selbstblasleistungsschaltern bekanntes Löschprinzip zum Löschen von Schaltlichtbögen in das Kontaktsystem einer Schaltvorrichtung mit Trenn- oder Erdungs funktion . Die Erfindung ermöglicht die Verwendung von I soliergasen mit geringerer Durchschlags festigkeit als beispielsweise der Durchschlagsfestigkeit von Schwefelhexafluorid in einer gasisolierten Schaltvorrichtung mit Trenn- oder Erdungs funktion .
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist das I soliergas künstliche Luft . Dabei ist die künstliche Luft in dem Kapselungsgehäuse vorzugsweise mit einem Überdruck im Bereich von 6 bar bis 14 bar gegenüber einem Druck in einer Umgebung des Kapselungsgehäuses beaufschlagt . Die vorgenannte Ausgestaltung der Erfindung ist auf die Verwendung von künstlicher Luft als I soliergas und damit auf die Verwendung eines besonders umweltverträglichen I soliergases gerichtet .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtbogenkontakte aus Wol f ram-Kupf er gefertigt . Mit Wol fram- Kupfer wird eine Legierung aus Wol fram und Kupfer bezeichnet . Derartige Legierungen eignen sich vorteilhaft als Materialien für Lichtbogenkontakte aufgrund der hohen Temperaturf estig- keit von Wol fram und der hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit von Kupfer .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Lichtbogenkontakt röhrenartig ausgebildet und der zweite Lichtbogenkontakt ist sti ftartig ausgebildet . Ferner weist der erste Lichtbogenkontakt einen Innendurchmesser auf , der zu einem Außendurchmesser des zweiten Lichtbogenkontakts korrespondiert . Diese Ausbildung der Lichtbogenkontakte ermöglicht ein Einfahren des zweiten Lichtbogenkontakts in den ersten Lichtbogenkontakt , bei dem die Lichtbogenkontakte aneinander anliegen und somit eine sichere elektrische und mechanische Verbindung aufweisen .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Hauptkontakt als eine metallische Hülse ausgebildet , in der der erste Lichtbogenkontakt angeordnet ist . Dies ermöglicht vorteilhaft insbesondere ein Leiten des I soliergases in dem und durch den ersten Hauptkontakt , um einen Schaltlichtbogen zu löschen .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Düsenanordnung eine I solierstof fdüse auf , die an einer Innenoberfläche des ersten Hauptkontakts angeordnet ist und einen um einen Endbereich des ersten Lichtbogenkontakts herum verlaufenden ersten Düsenabschnitt und einen dem zweiten Lichtbogenkontakt zugewandten zweiten Düsenabschnitt aufweist . Beispielsweise ist die I solierstof fdüse aus einem fluorfreien Kunststof f , beispielsweise aus Polypropylen, gefertigt . Durch die I solierstof fdüse kann insbesondere ein Lichtbogenbereich, in dem ein Schaltlichtbogen zwischen den Lichtbogenkontakten brennt , begrenzt und die Strömung von I soliergas gelenkt werden .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Düsenanordnung wenigstens eine Ausblasöf fnung in dem ersten Hauptkontakt auf einer von dem zweiten Lichtbogenkontakt abgewandten Seite des ersten Lichtbogenkontakts auf .
Bei einer zu der vorgenannten Ausgestaltung alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist die Düsenanordnung eine innerhalb des ersten Hauptkontakts auf einer von dem zweiten Lichtbogenkontakt abgewandten Seite des ersten Lichtbogenkontakts angeordnete Beblasungskammer auf .
Die beiden vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung sind vorteilhaft in Verbindung mit der oben genannten röhrenartigen Aus führung des ersten Lichtbogenkontakts und dessen Anordnung in einem hülsenartig ausgeführten ersten Hauptkontakt . Bei der ersten der beiden vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung strömt von einem Schaltlichtbogen erhitztes Isoliergas aus dem Lichtbogenbereich durch den ersten Lichtbogenkontakt zu der wenigstens einen Ausblasöf fnung in dem ersten Hauptkontakt ( siehe die Figuren 1 bis 3 und deren Beschreibung) . Bei der zweiten der beiden vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung strömt von einem Schaltlichtbogen erhitztes I soliergas aus der Beblasungskammer durch den ersten Lichtbogenkontakt in den Lichtbogenbereich ( siehe die Figuren 4 und 5 und deren Beschreibung) . In beiden Fällen kann durch die Strömung des I soliergases ein in dem Lichtbogenbereich brennender Schaltlichtbogen gelöscht werden .
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der zweite Hauptkontakt elastische Kontakt finger zum Kontaktieren des ersten Hauptkontakts auf . Dies ermöglicht vorteilhaft ei- nen zuverlässigen und Fertigungs- und Bewegungstoleranzen ausgleichenden elektrischen und mechanischen Kontakt der Hauptkontakte .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise , wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Aus führungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden . Dabei zeigen :
FIG 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Aus führungsbeispiels einer Schaltvorrichtung in einer ersten Endstellung,
FIG 2 eine Schnittdarstellung der in Figur 1 gezeigten Schaltvorrichtung in einer zweiten Endstellung,
FIG 3 eine Schnittdarstellung der in Figur 1 gezeigten Schaltvorrichtung in einer Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen,
FIG 4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Aus führungsbeispiels einer Schaltvorrichtung in einer ersten Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen,
FIG 5 eine Schnittdarstellung der in Figur 4 gezeigten Schaltvorrichtung in einer zweiten Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen .
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugs zeichen versehen .
Die Figuren 1 bis 3 zeigen Schnittdarstellungen eines ersten Aus führungsbeispiels einer Schaltvorrichtung 1 mit Trennoder Erdungs funktion . Die Schaltvorrichtung 1 umfasst ein Kapselungsgehäuse 3 , eine erste Kontaktanordnung 5 , eine zweite Kontaktanordnung 7 und eine Düsenanordnung 9 . Das Kapselungsgehäuse 3 ist gasdicht ausgeführt und mit künstlicher Luft befüllt , die mit einem Überdruck im Bereich von 6 bar bis 14 bar gegenüber einem Druck in einer Umgebung des Kapselungsgehäuses 3 beaufschlagt ist .
Die erste Kontaktanordnung 5 weist einen ersten Hauptkontakt 11 und einen ersten Lichtbogenkontakt 13 , der mit dem ersten Hauptkontakt 11 elektrisch leitend verbunden ist , auf .
Die zweite Kontaktanordnung 7 weist einen zweiten Hauptkontakt 15 und einen zweiten Lichtbogenkontakt 17 , der mit dem zweiten Hauptkontakt 15 elektrisch leitend verbunden ist , auf . Die erste Kontaktanordnung 5 ist relativ zu der zweiten Kontaktanordnung 7 und dem Kapselungsgehäuse 3 zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung bewegbar .
Figur 1 ( FIG 1 ) zeigt die Schaltvorrichtung 1 in der ersten Endstellung der ersten Kontaktanordnung 5 . In der ersten Endstellung kontaktieren die Hauptkontakte 11 , 15 einander und die Lichtbogenkontakte 13 , 17 kontaktieren einander .
Figur 2 ( FIG 2 ) zeigt die Schaltvorrichtung 1 in der zweiten Endstellung der ersten Kontaktanordnung 5 . In der zweiten Endstellung sind die Hauptkontakte 11 , 15 voneinander getrennt und die Lichtbogenkontakte 13 , 17 sind voneinander getrennt .
Figur 3 ( FIG 3 ) zeigt die Schaltvorrichtung 1 in einer Zwischenstellung der ersten Kontaktanordnung 5 bei einer Bewegung aus der ersten Endstellung in die zweite Endstellung . Bei dieser Bewegung werden zunächst die Hauptkontakte 11 , 15 voneinander getrennt . Dadurch kommutiert ein zwischen den Hauptkontakten 11 , 15 fließender elektrischer Strom auf die Lichtbogenkontakte 13 , 17 . Anschließend werden die Lichtbogenkontakte 13 , 17 voneinander getrennt . Dadurch wird ein Schaltlichtbogen 19 zwischen den Lichtbogenkontakten 13 , 17 erzeugt . Der erste Lichtbogenkontakt 13 ist röhrenartig ausgebildet . Der zweite Lichtbogenkontakt 17 ist sti ftartig ausgebildet . Die Lichtbogenkontakte 13 , 17 sind j eweils aus Wol f ram-Kupf er gefertigt . Der erste Lichtbogenkontakt 13 weist einen Innendurchmesser auf , der zu einem Außendurchmesser des zweiten Lichtbogenkontakts 17 korrespondiert . In der ersten Endstellung der ersten Kontaktanordnung 5 ragt ein Endbereich des zweiten Lichtbogenkontakts 17 in den ersten Lichtbogenkontakt 13 hinein . Dabei liegt eine Außenoberfläche des Endbereichs des zweiten Lichtbogenkontakts 17 an einer Innenoberfläche des ersten Lichtbogenkontakts 13 an .
Der erste Hauptkontakt 11 ist als eine metallische Hülse ausgebildet , in der der erste Lichtbogenkontakt 13 angeordnet ist . Der zweite Hauptkontakt 15 weist lamellenartig angeordnete elastische Kontakt finger auf , die in der ersten Endstellung der ersten Kontaktanordnung 5 an einer Außenoberfläche des ersten Hauptkontakts 11 anliegen .
Die Düsenanordnung 9 weist eine I solierstof fdüse 21 auf , die an einer Innenoberfläche des ersten Hauptkontakts 11 angeordnet ist . Die I solierstof fdüse 21 weist einen ersten Düsenabschnitt 21 . 1 , der um einen Endbereich des ersten Lichtbogenkontakts 13 herum verläuft , und einen dem zweiten Lichtbogenkontakt 17 zugewandten zweiten Düsenabschnitt 21 . 2 auf . Die Isolierstof fdüse 21 ist aus einem fluorfreien Kunststof f , beispielsweise aus Polypropylen, gefertigt .
Ferner umfasst die Düsenanordnung 9 mehrere Ausblasöf fnungen 23 in dem ersten Hauptkontakt 11 auf einer von dem zweiten Lichtbogenkontakt 17 abgewandten Seite des ersten Lichtbogenkontakts 13 .
Die Düsenanordnung 9 ist zum Beströmen des Schaltlichtbo- gens 19 zwischen den Lichtbogenkontakten 13 , 17 mit künstlicher Luft eingerichtet . Durch den Schaltlichtbogen 19 wird künstliche Luft in einem von der I solierstof fdüse 21 umgebe- nen Lichtbogenbereich 25 , in dem der Schaltlichtbogen 19 brennt , stark erhitzt , wodurch sich der Druck in dem Lichtbogenbereich 25 erhöht . Die künstliche Luft strömt von dem Lichtbogenbereich 25 durch den röhrenartigen ersten Lichtbogenkontakt 13 zu den Ausblasöf fnungen 23 in dem ersten Hauptkontakt 11 . Diese Strömung 26 der künstlichen Luft ist in Figur 3 durch Pfeile angedeutet und löscht den Schaltlichtbo- gen 19 .
In den Figuren 1 bis 3 sind ferner eine erste Elektrode 27 , eine zweite Elektrode 29 und ein Hebelelement 31 dargestellt . Die erste Elektrode 27 umgibt die erste Kontaktanordnung 5 in deren zweiter Endstellung und ist zu der zweiten Kontaktanordnung 7 hin of fen . Die zweite Elektrode 29 ist im Bereich der zweiten Kontaktanordnung 7 angeordnet und zu der ersten Kontaktanordnung 5 hin of fen . Die erste Kontaktanordnung 5 ragt in ihrer ersten Endstellung in die zweite Elektrode 29 hinein . Über das Hebelelement 31 ist die erste Kontaktanordnung 5 , beispielsweise durch einen (nicht dargestellten) Motor, bewegbar . Die erste Kontaktanordnung 5 wird bei einer Bewegung zwischen ihren Endstellungen beispielsweise etwa 50 mm bis 300 mm mit einer Geschwindigkeit kleiner als 5 m/ s bewegt .
Die Figuren 4 und 5 zeigen Schnittdarstellungen eines zweiten Aus führungsbeispiels einer Schaltvorrichtung 1 mit Trennoder Erdungs funktion . Dieses Aus führungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Aus führungsbeispiel im Wesentlichen nur durch die Aus führung der Düsenanordnung 9 .
Die Düsenanordnung 9 weist wiederum eine I solierstof fdüse 21 auf , die an einer Innenoberfläche des ersten Hauptkontakts 11 angeordnet ist . Im Unterschied zu dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Aus führungsbeispiel umfasst die Düsenanordnung 9 j edoch ferner statt der Ausblasöf fnungen 23 in dem ersten Hauptkontakt 11 eine Beblasungskammer 33 , die innerhalb des ersten Hauptkontakts 11 auf einer von dem zweiten Lichtbogen- kontakt 17 abgewandten Seite des ersten Lichtbogenkontakts 13 angeordnet und von einer in dem ersten Hauptkontakt 11 angeordneten Wand 35 begrenzt ist .
Figur 4 ( FIG 4 ) zeigt die Schaltvorrichtung 1 in einer ersten Zwischenstellung der ersten Kontaktanordnung 5 bei deren Bewegung aus der ersten Endstellung in die zweite Endstellung . In der ersten Zwischenstellung brennt ein Schaltlichtbogen 19 zwischen den Lichtbogenkontakten 13 , 17 . Der Schaltlichtbo- gen 19 erhitzt künstliche Luft in dem Lichtbogenbereich 25 und der mit dem Lichtbogenbereich 25 verbundenen Beblasungskammer 33 . Dies erhöht den Druck in dem Lichtbogenbereich 25 und der Beblasungskammer 33 . Da die Beblasungskammer 33 durch die Wand 35 verschlossen ist , strömt künstliche Luft aus der Beblasungskammer 33 durch den röhrenartigen ersten Lichtbogenkontakt 13 in den Lichtbogenbereich 25 und löscht den Schaltlichtbogen 19 .
Figur 5 ( FIG 5 ) zeigt die Schaltvorrichtung 1 in einer zweiten Zwischenstellung der ersten Kontaktanordnung 5 bei deren Bewegung aus der ersten Endstellung in die zweite Endstellung nach dem Löschen des Schaltlichtbogens 19 . Die Strömung 26 der künstlichen Luft aus der Beblasungskammer 33 in den Lichtbogenbereich 25 ist in Figur 5 durch Pfeile angedeutet .
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Aus führungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Schaltvorrichtung (1) mit Trenn- oder Erdungsfunktion, die Schaltvorrichtung (1) umfassend
- ein mit einem Isoliergas gefülltes Kapselungsgehäuse (3) ,
- eine erste Kontaktanordnung (5) mit einem ersten Hauptkontakt (11) und einem mit dem ersten Hauptkontakt (11) elektrisch leitend verbundenen ersten Lichtbogenkontakt (13) ,
- eine zweite Kontaktanordnung (7) mit einem zweiten Hauptkontakt (15) und einem mit dem zweiten Hauptkontakt (15) elektrisch leitend verbundenen zweiten Lichtbogenkontakt (17) und
- eine Düsenanordnung (9) , die zum Beströmen eines Schaltlichtbogens (19) zwischen den Lichtbogenkontakten (13, 17) mit Isoliergas eingerichtet ist, wobei
- die Kontaktanordnungen (5, 7) relativ zueinander bewegbar sind zwischen einer ersten Endstellung, in der die Hauptkontakte (11, 15) einander kontaktieren und die Lichtbogenkontakte (13, 17) einander kontaktieren, und einer zweiten Endstellung, in der die Hauptkontakte (11, 15) voneinander getrennt sind und die Lichtbogenkontakte (13, 17) voneinander getrennt sind, wobei
- bei der Bewegung von der ersten Endstellung in die zweite Endstellung die Hauptkontakte (11, 15) vor den Lichtbogenkontakten (13, 17) voneinander getrennt werden und ein Schaltlichtbogen (19) zwischen den Lichtbogenkontakten (13, 17) durch Beströmen des Schaltlichtbogens (19) mit Isoliergas gelöscht wird.
2. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Isolier- gas künstliche Luft ist.
3. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die künstliche Luft in dem Kapselungsgehäuse (3) mit einem Überdruck im Bereich von 6 bar bis 14 bar gegenüber einem Druck in einer Umgebung des Kapselungsgehäuses (3) beaufschlagt ist. 4. Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtbogenkontakte (13, 17) aus Wolfram- Kupfer gefertigt sind.
5. Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Lichtbogenkontakt (13) röhrenartig ausgebildet ist und der zweite Lichtbogenkontakt (17) stiftartig ausgebildet ist und der erste Lichtbogenkontakt (13) einen Innendurchmesser aufweist, der zu einem Außendurchmesser des zweiten Lichtbogenkontakts (17) korrespondiert.
6. Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Hauptkontakt (11) als eine metallische Hülse ausgebildet ist, in der der erste Lichtbogenkontakt (13) angeordnet ist.
7. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Düsenanordnung (9) eine Isolierstof fdüse (21) aufweist, die an einer Innenoberfläche des ersten Hauptkontakts (11) angeordnet ist und einen um einen Endbereich des ersten Lichtbogenkontakts
(13) herum verlaufenden ersten Düsenabschnitt (21.1) und einen dem zweiten Lichtbogenkontakt (17) zugewandten zweiten Düsenabschnitt (21.2) aufweist.
8. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die Isolierstoffdüse (21) aus einem fluorfreien Kunststoff, beispielsweise aus Polypropylen, gefertigt ist.
9. Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Düsenanordnung (9) wenigstens eine Ausblasöffnung (23) in dem ersten Hauptkontakt (11) auf einer von dem zweiten Lichtbogenkontakt (17) abgewandten Seite des ersten Lichtbogenkontakts (13) aufweist.
10. Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Düsenanordnung (9) eine innerhalb des ersten Hauptkontakts (11) auf einer von dem zweiten Lichtbogenkontakt (17) abgewandten Seite des ersten Lichtbogenkontakts (13) angeordnete Beblasungskammer (33) aufweist.
11. Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, wobei der zweite Hauptkontakt (15) elastische Kontaktfinger zum Kontaktieren des ersten Hauptkontakts (11) aufweist .
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