DE10125101A1 - Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters - Google Patents

Abstract

Es wird eine Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit feststehenden, gegenüberliegenden, endseitig mit Lichtbogenkontakten (3, 4) versehenen Strombahnen (1, 2) vorgeschlagen, DOLLAR A - wobei ein von einem Antrieb bewegter Stromkontakt (5) bei geschlossener Schaltstellung beide Strombahnen kontaktiert, DOLLAR A - wobei der bewegliche Stromkontakt (5) während des Öffnens von einer Strombahn (1) abhebt, wodurch gleichzeitig ein Heizvolumen (10) geöffnet wird, DOLLAR A - wobei das Heizvolumen (10) über eine Klappenanordnung (11) in Verbindung mit einem Kompressionsvolumen (13) steht, DOLLAR A - wobei während des Öffnens des Stromkontaktes (5) und gegenläufig hierzu das Kompressionsvolumen (13) verkleinert wird und DOLLAR A - wobei die Klappenanordnung (11) öffnet, wenn der Gasdruck im Kompressionsvolumen (13) größer als der Gasdruck im Heizvolumen (10) ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs- Leistungsschalters.

Elektrische Schaltanlagen zur Energieverteilung bestehen aus einer anwendungsspezi­ fischen Kombination verschiedener Schaltgeräte, darunter auch Leistungsschalter.

Der Leistungsschalter dient zum Ein- und Ausschalten von Nenn- und Fehlerströmen der Schaltanlage. Hierzu ist eine Löschkammer (zur Löschung eines entstehenden Lichtbogens) erforderlich, die sowohl kleine Betriebsströme als auch große Fehlerströ­ me und deren dielektrischen Beanspruchungen beherrscht. Es sind verschiedene Vari­ anten der Stromlöschung allgemein bekannt. Für Hochspannung bis 170 kV sind soge­ nannte Selbstblaskammern bzw. Selbstblas-Löschkammern weit verbreitet.

Bei allgemein bekannten Anordnungen für Selbstblas-Löschkammern wird der Druck für die Löschung des Stromes je nach Stromhöhe durch einen Kompressionskolben (kleine Ströme) oder durch die Lichtbogenenergie selbst (große Ströme, Fehlerströme) erzeugt. Der Lichtbogen brennt hierbei zwischen einem beweglichen Lichtbogenkon­ taktsystem innerhalb einer speziell geformten Düse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Selbstblas- Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit feststehenden, gegenüberliegenden, endseitig mit Lichtbogenkontakten versehenen Strombahnen,

• - wobei ein von einem Antrieb bewegter Stromkontakt bei geschlossener Schaltstellung beide Strombahnen kontaktiert,
• - wobei der bewegliche Stromkontakt während des Öffnens von einer Strombahn ab­ hebt, wodurch gleichzeitig ein Heizvolumen geöffnet wird,
• - wobei das Heizvolumen über eine Klappenanordnung in Verbindung mit einem Kom­ pressionsvolumen steht,
• - wobei während des Öffnens des Stromkontaktes und gegenläufig hierzu das Kom­ pressionsvolumen verkleinert wird und
• - wobei die Klappenanordnung öffnet, wenn der Gasdruck im Kompressionsvolumen größer als der Gasdruck im Heizvolumen ist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der zur Abschaltung/Löschung von relativ kleinen Strömen erforderliche Löschdruck im Gas mittels eines gegenläufigen Kompressionskolbens erzeugt wird, während der zur Ab­ schaltung/Löschung von Fehlerströmen erforderliche Löschdruck in einem um die Löschstrecke angeordneten Heizvolumen erzeugt wird. Ein Grund, die feststehenden Lichtbogenkontakte (Graphit-Abbranddüsen) einzusetzen, ist die höhere Standzeit der Anordnung beim Schalten von Kurzschlußströmen. Dadurch, daß sich der Ausblaska­ nal in den Düsen nur unwesentlich durch Heißgase verändert, bleibt das Druckaufbau­ verhalten nahezu gleich, d. h. die Schaltcharakteristik bleibt nahezu unverändert. Damit sind sehr hohe Schaltzahlen unter Last erreichbar.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich­ net.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Anordnung der Löschkammer in geschlossener Stellung,

Fig. 2 eine zusätzliche Ausgestaltung der Löschkammer,

Fig. 3 die Löschkammer in mittlerer und geöffneter Stellung.

In Fig. 1 ist eine erste Anordnung der Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs- Leistungsschalters in geschlossener Stellung der elektrischen Kontakte dargestellt. Es sind zwei zumindest in ihren Endbereichen hülsenförmige, aus elektrisch leitendem Werkstoff gebildete, feststehende Strombahnen 1 bzw. 2 zu erkennen, an deren end­ seitigen (zur elektrischen Kontaktierung bestimmten) Strombahnbereichen 6 bzw. 7 sich vorzugsweise aus Graphit bestehende Lichtbogenkontakte 3 bzw. 4 derart an­ schließen, daß ein feststehendes Doppeldüsensystem für die Lichtbogenkontakte ge­ bildet wird. In geschlossener Stellung der elektrischen Kontakte greift ein hülsenförmi­ ger, beweglicher (und während des Ausschaltens zurückgezogener) Stromkontakt 5 kontaktierend über beide Außenmantel der endseitigen Strombahnbereiche 6, 7, wo­ durch die Strombahnen 1, 2 elektrisch miteinander verbunden werden. Der Stromkon­ takt 5 ist mittels des Antriebes des Leistungsschalters in Antriebsrichtung x beweglich, wodurch die Position des Schalters von der geschlossenen Stellung der elektrischen Kontakte in die mittlere Stellung und in die geöffnete Stellung wechselt.

Um die Löschzone herum und mit vorgegebenem Abstand zum Stromkontakt 5 befin­ det sich ein hülsenförmiger Isolator 8 in Composit-Ausführung mit einer innenseitigen Beschichtung 9 aus hitzebeständigem Material. In geschlossener Stellung der elektri­ schen Kontakte schließt dieser Isolator 9 zusammen mit dem Stromkontakt 5 ein Heiz­ volumen 10 ein, wobei dieses Heizvolumen 10 einerseits durch die Strombahn 1 mit endseitigem Strombahnbereich 6 geschlossen ist und andererseits (zur Strombahn 2 mit endseitigem Strombahnbereich 7) mit einer Klappenanordnung 11 abschließt.

Die Klappenanordnung 11 bzw. das Heizvolumen 10 ist über Kanäle 12 mit einem Kompressionsvolumen 13 verbunden, dessen Volumen mit Hilfe eines Kolbens 14 ver­ dichtbar ist. Die mittels einer Umsetzung 15 bewirkte Bewegung des Kolbens 14 erfolgt dabei automatisch in Gegenrichtung zur Bewegung des Stromkontakts 5 (angetrieben vom gleichen Antrieb), so daß sich das Kompressionsvolumen 13 mit zunehmender Öffnung der elektrischen Kontakte automatisch verkleinert. Die Klappenanordnung 11 öffnet, wenn der Gasdruck im Kompressionsvolumen 13 größer als der Gasdruck im Heizvolumen 10 ist. Die Klappenanordnung 11 schließt, wenn der Gasdruck im Kom­ pressionsvolumen 13 kleiner als der Gasdruck im Heizvolumen 10 ist.

In Fig. 2 ist eine zusätzliche Ausgestaltung der Löschkammer dargestellt. Der Kolben 14 ist dabei mit einem Überdruckventil 16 versehen. Das Überdruckventil 16 begrenzt den Kompressionsdruck im Kompressionsvolumen 13 auf einen vorgebbaren Wert, so daß die Kompressionsarbeit für den Antrieb des Leistungsschalters minimiert bzw. auf einen festen Wert begrenzt wird. Die übrige Ausbildung der Löschkammer ist wie unter Fig. 1 beschrieben.

In Fig. 3 ist die Löschkammer in mittlerer Stellung (siehe obere Hälfte der Figur) und geöffneter Stellung (siehe untere Hälfte der Figur) der elektrischen Kontakte dargestellt. Beim Ausschalten von Strömen sind dabei prinzipiell zwei unterschiedliche Fälle zu be­ trachten, das Löschen kleiner Ströme (Betriebsströme) und das Löschen von (relativ großen) Fehlerströmen.

Zum Ausschalten und Löschen kleiner Ströme wird der Stromkontakt 5 mittels des An­ triebes des Leistungsschalters in Antriebsrichtung x bewegt. Nach Kontaktöffnung wird ein Lichtbogen 17 zwischen Stromkontakt 5 und Lichtbogenkontakt 3 und schließlich zwischen den beiden Lichtbogenkontakten 3, 4 gezogen, d. h. der Strom kommutiert von den endseitigen Strombahnbereichen 6, 7 auf das Lichtbogensystem. Gleichzeitig mit der Bewegung des Stromkontaktes 5 wird der Kolben 14 über die Umsetzung 15 entgegengesetzt zur Antriebsrichtung x bewegt und komprimiert dabei das Löschgas im Kompressionsvolumen 13. Das komprimierte Löschgas strömt über die Kanäle 12 und die Klappenanordnung 11 in die Löschzone und bebläst den zwischen den feststehen­ den Lichtbogenkontakten 3, 4 (Graphitdüsen) brennenden Lichtbogen 17 - siehe Gasströmungsrichtung G. Der Lichtbogen 17 wird in die Düsenöffnung 18 getrieben, verlängert und gelöscht - siehe verlöschenden Lichtbogen 19. Wie aus der vorstehen­ den Beschreibung ersichtlich ist, wird der Löschdruck (für den Lichtbogen) für kleine Ströme mittels des gegenläufigen Kolbens 14 im Kompressionsvolumen 13 erzielt.

Zum Ausschalten und Löschen von (relativ großen) Fehlerströmen wird der Stromkon­ takt 5 mittels des Antriebes des Leistungsschalters in Antriebsrichtung x bewegt. Nach Kontaktöffnung wird ein Lichtbogen 17 zwischen Stromkontakt 5 und Lichtbogenkontakt 3 und schließlich zwischen den beiden Lichtbogenkontakten 3, 4 gezogen, d. h. der Strom kommutiert von den endseitigen Strombahnbereichen 6, 7 auf das Lichtbogen­ system. Gleichzeitig mit der Bewegung des Stromkontaktes 5 wird der Kolben 14 über die Umsetzung 15 entgegengesetzt zur Antriebsrichtung x bewegt und komprimiert das Löschgas im Kompressionsvolumen 13. Der leistungsstarke Lichtbogen 17 erhitzt das Gas im Heizvolumen 10 und erhöht dadurch den Gasdruck im Heizvolumen. Die hitze­ beständige Beschichtung 9 verhindert dabei ein Verbrennen des Isolators 8.

In der Nähe eines Stromnulldurchganges wird der Durchmesser des Lichtbogens 17 kleiner, so daß der zwischen den feststehenden Lichtbogenkontakten 3, 4 (Graphitdü­ sen) brennende Lichtbogen 17 durch den Überdruck des Gases im Heizvolumen 10 in die Düsenöffnung 18 getrieben, verlängert, gekühlt und gelöscht wird - siehe verlö­ schenden Lichtbogen 19. Während des beschriebenen Schaltvorganges ist der Gas­ druck im Heizvolumen 10 größer als der Gasdruck im Kompressionsvolumen 13. Erst nach Rückgang des hohen Gasdruckes im Heizvolumen 10 am Ende des Schaltvor­ ganges strömt das während des Schaltvorganges auf hohen Druck komprimierte Löschgas über die Kanäle 12 und die Klappenanordnung 11 in die Löschzone und verfestigt diese gegen Rückzündung. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervor­ geht, wird der Löschdruck (für den Lichtbogen) für Fehlerströme im um die Löschzone angeordneten Heizvolumen 10 erzeugt.

Claims (6)

1. Selbstblas-Löschkammer eines Hochspannungs-Leistungsschalters mit feststehenden, gegenüberliegenden, endseitig mit Lichtbogenkontakten (3, 4) versehe­ nen Strombahnen (1, 2),
wobei ein von einem Antrieb bewegter Stromkontakt (5) bei geschlossener Schaltstellung beide Strombahnen kontaktiert,
wobei der bewegliche Stromkontakt (5) während des Öffnens von einer Strombahn (1) abhebt, wodurch gleichzeitig ein Heizvolumen (10) geöffnet wird,
wobei das Heizvolumen (10) über eine Klappenanordnung (11) in Verbin­ dung mit einem Kompressionsvolumen (13) steht,
wobei während des Öffnens des Stromkontaktes (5) und gegenläufig hierzu das Kompressionsvolumen (13) verkleinert wird und
wobei die Klappenanordnung (11) öffnet, wenn der Gasdruck im Kompres­ sionsvolumen (13) größer als der Gasdruck im Heizvolumen (10) ist.

2. Löschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heiz­ volumen (10) von einem Isolator (8) begrenzt wird.

3. Löschkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isola­ tor (8) zum Heizvolumen (10) hin mit einer Beschichtung (9) aus einem hitzebeständi­ gem Material versehen ist.

4. Löschkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kompressionsvolumen (13) mittels eines Kolbens (14) verdicht­ bar ist.

5. Löschkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) über eine Übersetzung (15) vom Antrieb des Stromkontakts (5) angetrieben wird.

6. Löschkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kompressionsvolumen (13) mit einem Überdruckventil (16) ver­ sehen ist.