DE1205168B - High current switch - Google Patents

Description

Hochstromschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochstromschaltei, wie er beispielsweise als Generatorschalter in Kraftwerken benötigt wird. Bei den immer stärker anwachsenden Leistungen der Generatoren müssen die zugehörigen Schalter Nennströme in der Größenanordnung von 6 bis 12 000 A und Abschaltleistungen von 1000 bis 1500 MVA bei 10 bis 15 kV beherrschen. Die bisher auf dem Markt befindlichen Hochstromschalter sind materialmäßig sehr aufwendig in den Strombahnen und Kontaktanordnungen, da man bestehende Schaltertypen einfach durch Vergrößerung ihrer Abmessungen der neuen Aufgabe angepaßt hat. Soweit die Schalter mit Druckgas arbeiten, wird eine Trennstrecke in Luft hergestellt, die der Prüfspannungsbedingung entspricht, was zur Folge hat, daß man mit Kontaktstücken von sehr großem Gewicht entsprechende Hübe durchführen muß. Die Beschleunigung und Verzögerung solcher Massen führt, abgesehen -von den mechanischen Beanspruchungen der Schaltkammer und der Porzellanstützer, zu sehr langen Schaltzeiten, die ein Mehrfaches der sonst üblichen Schaltzeiten betragen.High-current switch The invention relates to a high-current switch, as it is required, for example, as a generator switch in power plants. Both The associated switches must be used for the ever increasing performance of the generators Nominal currents in the range of 6 to 12,000 A and breaking capacities of Master 1000 to 1500 MVA at 10 to 15 kV. Those currently on the market High-current switches are very expensive in terms of material in the current paths and contact arrangements, since you can simply increase the size of the existing switch types adapted to a new task. As far as the switches work with compressed gas, a Isolation distance made in air, which corresponds to the test voltage condition, what has the consequence that with contact pieces of very great weight corresponding Must perform strokes. The acceleration and deceleration of such masses leads, apart -of the mechanical stresses on the switching chamber and the porcelain supports, to very long switching times that are a multiple of the usual switching times be.

Es ist auch bekannt, den Strompfad in mehrere Parallelwege aufzuteilen und jeder Leistungsschaltstrecke einen Teil des Nennstromes zuzuleiten. Mit der Parallelschaltung sind jedoch größere Schwierigkeiten verbunden, da die Aufteilung des Stromes auf die einzelnen Pfade sich im Laufe des Betriebs ändern kann, so daß zusätzliche überwachungsorgane erforderlich werden.It is also known to divide the current path into several parallel paths and to feed part of the rated current to each circuit breaker. With the However, parallel connections are more difficult because of the division of the current on the individual paths can change in the course of operation, so that additional supervisory bodies become necessary.

Die Erfindung macht deshalb von einem bekannten Schaltertyp Gebrauch, bei dem die Leistung bewußt von einer nur diesem Zweck dienenden Schaltstelle unterbrochen wird, während der Nennstrom über eine andere besondere Trennstelle geführt wird, die diesen Strom ohne Lichtbogenbildung auf die Leistungsschaltstelle umschaltet. Die Leistungsschaltstelle ist als Druckgasschaltstelle auf eine hohe Abschaltleistung und ein hohes Einschaltvermögen abgestimmt, während die Stromtrennstelle lediglich für eine hohe Dauerstromtragfähigkeit ausgebildet ist und in an sich bekannter Weise durch eine umlaufende Flüssigkeit gekühlt wird.The invention therefore makes use of a known type of switch, in which the performance is deliberately interrupted by a switching point that is only used for this purpose is carried out, while the nominal current is conducted via another special isolating point, which switches this current to the power switching point without arcing. The power switching point is a compressed gas switching point for a high breaking capacity and a high making capacity matched, while the current disconnection point only is designed for a high continuous current carrying capacity and in a manner known per se is cooled by a circulating liquid.

Der Vorteil einer solchen Ausbildung des Hochstromschalters liegt darin, daß beide Schaltstellen auf höchste Leistungsunterbrechung bzw. auf höchste Stromübertragungsfähigkeit ausgelegt werden können, da sie mit dem jeweils für ihre Wirkungsweise günstigsten Mittel betrieben werden. Zur Kühlung der Kontakte ist besonders bei der Stromtrennstelle die Verwendung eines eine hohe Wärmekapazität aufweisenden Isoliermittels, wie Transformatoröl, Silikonöl, Clophen oder auch destilliertes Wasser möglich. Derartige Mittel gestatten nicht nur eine starke Strombelastung durch ihre Kühlwirkung, sondern auch eine verringerte Trennstrecke zwischen den geöffneten Kontakten, da sie auch vorzügliche Isolierfähigkeiten besitzen. Eine verringerte Trennstrecke ist aber gleichbedeutend mit einer raumsparenden Bauweise des Schalters, so daß es leichter ist, die Kräfte, die bei den hohen Einschaltströmen entstehen, zu beherrschen.The advantage of such a design of the high-current switch is in that both switching points on highest power interruption or on highest Power transmission capability can be designed as it is with the respective for their Effectively the cheapest means are operated. To cool the contacts is the use of a high heat capacity, especially at the power disconnection point having insulating agent, such as transformer oil, silicone oil, Clophen or distilled Water possible. Such means not only allow a high current load due to their cooling effect, but also a reduced separation distance between the open contacts, as they also have excellent insulating properties. One However, a reduced isolating distance is synonymous with a space-saving design of the switch, so that it is easier to control the forces at the high inrush currents arise to master.

Die Erfindung befaßt sich nun mit der Aufgabe, in einfacher Weise eine besonders wirksame Kühlung der umlaufenden Flüssigkeit zu erzielen. Erfindungsgemäß ist zu diesem Zweck die durch Thermosiphonwirkung umlaufende Flüssigkeit über auf Erdpotential befindliche Kühler, insbesondere Radiatoren oder wassergekühlte Wärmeaustauscher, geführt.The invention is now concerned with the task in a simple manner to achieve a particularly effective cooling of the circulating liquid. According to the invention is for this purpose the circulating liquid through thermosiphon over on Coolers located at ground potential, in particular radiators or water-cooled heat exchangers, guided.

Da sich bei den hohen Dauerströmen die Flüssigkeit an der Stromtrennstelle stark erhitzt, so läßt sich ein selbsttätiger Umlauf, d. h. ohne Unterstützung durch eine Pumpe, bewirken, wenn an einer anderen Stelle des Umlaufs eine besonders gute Kühlung der Flüssigkeit erfolgt. Diese Kühlung läßt sich nun auf Erdpotential weit einfacher durchführen als auf Hochspannungspotential, wo man in der Anwendung von wirksamen Kühlern durch Isolierschwierigkeiten oder Raummangel beschränkt ist. Ein Leistungsschalter mit den erfindungsgemäßen Mitteln ermöglicht daher bei einfachem Aufbau eine sehr hohe Dauerstromführung.Because with the high continuous currents, the liquid is at the current separation point strongly heated, so can an automatic circulation, d. H. without support by a pump, if at another point in the circulation, a particularly good one The liquid is cooled. This cooling can now be extended to earth potential Easier to perform than on high voltage potential where you can apply in effective coolers is limited by insulation difficulties or lack of space. A Circuit breaker with the means according to the invention therefore allows easy Construction of a very high continuous current flow.

Die Zeichnung zeigt einen derartigen Schalter in F i g. 1 und 2 in der »Ein«- bzw. »Aus«-Stellung unter Weglassung der auf Erdpotential befindlichen Kühlmittel.The drawing shows such a switch in FIG. 1 and 2 in the »on« or »off« position, omitting those at earth potential Coolant.

Als Antriebs- und Löschmittel für die Leistungsschaltstelle wird Druckluft verwendet. Die Leistungsschaltstelle 1 entspricht einer üblichen Bauart mit einem düsenförmi£en beweglichen Schaltstück 2, welches im eingeschalteten Zustand den Gegenkontakt 3 berührt, im ausgeschalteten Zustand dagegen an der Stelle 4 die Ausströmöffnung luftdicht abschließt. Innerhalb des beweglichen Schaltstückes ist eine Gegenelektrode S angeordnet, die mit einem Geschwindigkeitsregler 6 verbunden ist, der seinerseits in dem Schalldämpfer und Auspuff 7 befestigt ist.Compressed air is used as the drive and extinguishing agent for the power switching point. The power switching point 1 corresponds to a conventional design with a nozzle-shaped movable contact piece 2 which, when switched on, touches the mating contact 3, but when switched off, it closes the outflow opening airtight at point 4. A counter-electrode S is arranged inside the movable contact element, which is connected to a speed controller 6, which in turn is fastened in the muffler and exhaust 7.

Der Nennstrom fließt über die Stromtr ennstrecke 8, die in einem geschlossenen Ölkreislauf liegt und unter dem statischen Druck eines Ölausdehnungsgefäßes 9 steht. Das bewegliche Schaltstück dieser Trennstelle besteht aus einem Kupferrohr 10 mit einem Antriebskolben 11 und einer Dämpfungsvorrichtung 12. Von diesem Rohr 10 wird der Strom in je zwei Reihen vom Kontakt 13 auf die Anschlußstücke 14 übertragen. Mit den Anschlußstücken 14 sind die Stromzuführungsschienen 15 verschraubt. Sämtliche stromführenden Teile der Stromtrennstelle befinden sich unter Öl, die Anschlußstücke 14 sind auf einer Seite durch Öl gekühlt.The rated current flows through the current separation section 8, which is located in a closed oil circuit and is under the static pressure of an oil conservator 9. The movable contact piece of this separation point consists of a copper pipe 10 with a drive piston 11 and a damping device 12. From this pipe 10, the current is transmitted in two rows from the contact 13 to the connecting pieces 14 . The power supply rails 15 are screwed to the connecting pieces 14. All current-carrying parts of the current separation point are under oil, the connecting pieces 14 are cooled by oil on one side.

Die Steuerung des Schalters ist so ausgeführt, daß eine absolute Zwangläufigkeit zwischen der Betätigung der Stromtrennstelle und der Leistungsschaltstelle besteht. Der Druckluftbehälter 16 liefert über das Steuerventil 17 und die Rohrleitung 18 die Druckluft für den Antrieb und die Löschung des Lichtbogens an der Leistungsschaltstelle 1. Zur Ausschaltung wird beispielsweise das Ventil 17 nach rechts bewegt, wobei es den Entlüftungsquerschnitt schließt und Druckluft in die Rohrleitung 18 einströmt. Der Kolben 11 wird dadurch nach unten und das Schaltstück 10 in die Ausschaltstellung bewegt. Die Dämpfung dieser Bewegung erfolgt in der Dämpfungsvorrichtung 12. Nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes gibt der Kolben 11 die Zuführung zu der Rohrleitung 19 frei, so daß nun Druckluft in die Leistungsschaltstelle gelangt und das bewegliche Schaltstück 2 in die vom Geschwindigkeitsregler 6 gesteuerte Löschstellung und anschließend in die Aus-Endstellung bringt. Im ausgeschalteten Zustand stehen die Leitungen 18 und 19 unter Druck, da der Kolben 11 auf seinem unteren Sitz und dis Schaltstück 2 an der Stelle 4 abdichtend wirken. Zum Einschalten wird das Steuerventil 17 nach links bewegt, wodurch die weitere Luftzufuhr aus dem Behälter 16 unterbunden und der Auspuffquerschnitt an der Leistungsschaltstelle geöffnet wird. Die Leitungen 18 und 19 werden über das Ventil 17 ins Freie entlüftet, wobei durch die Einstellung der Geschwindigkeitsregler 6 und 12 erst das Schaltstück 2 und danach das Schaltstück 10 eingeschaltet werden. Dadurch ist gewährleistet, daß die Stromtrennstelle völlig stromlos schaltet und die Kontakte stets einwandfrei erhalten bleiben.The control of the switch is designed in such a way that there is an absolute inevitability between the actuation of the current isolating point and the power switching point. The compressed air tank 16 supplies the compressed air for the drive and the extinguishing of the arc at the power switching point 1 via the control valve 17 and the pipe 18 . The piston 11 is thereby moved downwards and the contact piece 10 is moved into the switched-off position. The damping of this movement takes place in the damping device 12. After covering a certain stroke, the piston 11 releases the supply to the pipe 19, so that compressed air now reaches the power switching point and the movable contact 2 in the extinguishing position controlled by the speed controller 6 and then in brings the off end position. When switched off, the lines 18 and 19 are under pressure, since the piston 11 has a sealing effect on its lower seat and the contact piece 2 at point 4. To switch on the control valve 17 is moved to the left, whereby the further air supply from the container 16 is prevented and the exhaust cross section is opened at the power switching point. The lines 18 and 19 are vented to the outside via the valve 17, whereby the setting of the speed regulators 6 and 12 first switches on the contact piece 2 and then the contact piece 10 . This ensures that the current disconnection point switches completely without power and the contacts are always kept in perfect condition.

Claims (1)

Patentanspruch: Hochstromschalter mit einer Druckgasleistungsschaltstelle und einer in an sich bekannter Weise durch eine umlaufende Flüssigkeit gekühlten, lichtbogenfrei öffnenden Parallelschaltstelle zur Führung des Nennstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Thermosiphonwirkung umlaufende Flüssigkeit über auf Erdpotential befindliche Kühler, insbesondere Radiatoren oder wassergekühlte Wärmeaustauscher, geführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 273 895, 346 715, 529 863, 547 270, 590182, 603 926, 604 817, 690 295; deutsche Auslegeschrift Nr. 1055 642; schweizerische Patentschrift Nr. 303 416.Claim: high-current switch with a compressed gas power switch and one cooled in a manner known per se by a circulating liquid, Arc-free opening parallel switching point for guiding the nominal current, thereby characterized in that the liquid circulating by thermosiphon effect on Coolers located at ground potential, in particular radiators or water-cooled heat exchangers, is led. Publications considered: German Patent Specifications No. 273 895, 346 715, 529 863, 547 270, 590 182, 603 926, 604 817, 690 295; German interpretation document No. 1055 642; Swiss patent specification No. 303 416.