DE2014101C2 - Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

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Das Hauptpatent bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem feststehenden Schaltstück, einem beweglichen Schaltstück und mit einem von dessen Antrieb gesteuerten Kolben-Zylinder-System zur Erzeugung einer Löschgasströmung sowie einer während der Ausschaltbewegung durch Überdeckung bewirkten Vorkompression des Löschmittels.

Zur Lösung der Aufgabe, bei einem Schalter dieser Art die Schaltleistung ohne Erhöhung des Aufwandes zu steigern, ist im Hauptpatent vorgeschlagen, daß der Blaszylinder mit dem beweglichen Schaltstück starr verbunden und während der Ausschaltbewegung über den feststehenden Kolben bewegbar ist und daß das zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildete bewegliche Schaltstück mit dem Blaszylinder einen Ringspalt bildet, der unmittelbar mit dem Kompressionsvolumen des Kolben-Zylinder-Systems verbunden ist und im Verlauf &o der Ausschaltbewegung die Trennstrecke zwischen den Schaltstücken durchläuft und die Löschgasströmung radial gegen den Lichtbogen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Hochspannungs-Leistungsschalter nach dem Haupipatent so weiterzubilden, daß die durch den Kompressionsweg bestimmte Vorkompression bei einem kürzeren Hub des beweglichen Schaltstückes und damit einer kürzeren Kompressionszeit, die die gesamte Schaltzeit wesentlich bestimmt, erhalten wird, ohne daß der Hub des beweglichen Schaltstückes nach der Vorkompression, also während der Bebiasung des Lichtbogens, verringert wird.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß der Kolben ein aus zwei Teilen zusammengesetzter Ringkolben ist, dessen erster Teil mit dem beweglichen Schaltstück starr verbunden ist und dessen zweiter Teil sich mittels einer rotationssymmetrischen Federanordnung auf dem ersten Teil abstützend in Bewegungsrichtung des beweglichen Schaltstückes relativ zu diesem bewegbar ist.

Durch Anwendung der Erfindung ist die Vorkompression, die vor der galvanischen Trennung für einen bestimmten Druck des Löschgases sorgt, nicht mehr starr zeitlich und räumlich an die Schaltstückbewegung gekoppelt Deshalb kann die Vorkompression mit einem kleinen Hub in sehr kurzer Zeit und gegebenenfalls zum Ausgleich dafür mit großen Zylinder- und Kolbenquerschnitten vor der galvanischen Trennung vorgenommen werden, obwohl der weitere Hub des beweglichen Schaltstückes so bemessen ist, daß bei Wechselstrom mit Sicherheit ein normaler Nulldurchgang erfaßt wird. Koinpressions- und Blasweg verhalten sich also bei gleichem Kompressionsdruck nicht mehr wie 1:1, sondern beispielsweise wie 0,5 :1. Der dabei erreichte Druck wird während des Schaltsiückhubes bis zur Endlage der Ausschaltbewegung beibehalten und noch erhöht, weil der eine Teil des Blaskolbens entgegen der Wirkung der Federanordnung mitgenommen wird.

Die rotationssymmetrischc Federanordnung bietet den Vorteil, daß ein Verkanten des beweglichen Kolbenteils ausgeschlossen ist. Vorteilhaft ist der bewegliche zweite Teil des Ringkolbens mindestens zum Teil aus Isolierstoff gefertigt, um das elektrische Feld innerhalb der Schaltkammer des Hochspannungs-Leistungsschalters günstig beeinflussen zu können

Vor der Bewegung des zweiten Teils des Blaskolbens entgegen der Federkraft sollte beim Hochspannungs-Leistungsschalter nach der Erfindung ein Kompressionsverhältnis im Blaszylinder von mindestens 1,6 : 1 erreicht sein. Bei größeren Kompressionsverhältnissen kann man dabei Gasgeschwindigkeiten in der Größenordnung der Schallgeschwindigkeit erhalten.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist der Einfachheit halber nur der für die Erfindung wesentliche Teil eines Leistungsschalters für beispielsweise 110 kV dargestellt. Die Isolation der Schaltstrecke gegen Erde und die Schalterbetätigung durch einen geeigneten Antrieb ist in bekannter Weise sichergestellt.

Mit einem feststehenden Schaltstück 1, das als hohle Düse ausgebildet ist, der eine zweite hohle Düse 2 als Abbrandelektrode gegenübersteht, wirkt in der Einschaltstellung des Schalters ein Schaltrohr 3 zusammen, das den Spalt 4 zwischen den Düsenschaltstücken 1 und 2 überbrückt. Das Schaltrohr 3 liegt außen auf dem feststehenden Schaltstück 1 auf, damit ein für den Nennstrom des Schalters bemessener Kontakt vorhanden ist. Mit dem beweglichen Schaltrohr 3 ist über einen konzentrisch dazu verlaufenden Rohrteil 6 eine Isolierstoffkappe 7 verbunden, die als Stirnseite einen Blaszylinder 8 begrenzt.

Der relativ zum Blaszylinder 8 feststehende Blaskolben ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Er ist ein Ringkolben, der das Schaltrohr 3 konzentrisch umgibt

und besteht aus einem starr mit den Düsen 1, 2 verbundenen und deshalb vollständig feststehenden Teil 11 und einem an diesem federnd abgestützten Teil 12. Eine Feder 13 zwischen den beiden Kolbenteilen 11,12 ist rotationssymmetrisch ausgebildet Zu diesem Zweck können über den Umfang des Ringkolbens 10 mehrere Schraubenfedern oder Federkombinationen gleichmäßig am Umfang verteilt sein.

Unter der Wirkung der Feder 13 hält sich der Kolbenteil 12 in der Einschaltstellung mit einem Anschlag 14 am Kolbenteil 11. Sein aus Isolierstoff bestehender haubenförmiger Teil 16 ist dabei dem feststehenden Schaltstück 1 soweit zugekehrt daß der Spalt 4 zwischen dem feststehenden Schaltstück und der Elektrode 2 überbrückt ist Am Anschlag 14 und dem '⁵ Absatz 15, der dem Zylinder 8 zugekehrt ist, sind zur Dämpfung von Stoßen Gummipuffer angebracht

Zum Ausschalten wird das Schaltrohr 3 zusammen mit dem Biaszylinder 8 vom feststehenden Schaltstück 1 weg bewegt Dabei wird das als Löschmittel verwendete Schwefelhexafluorid im Innern des Zylinders 8 komprimiert Das Maß der Kompression vor der Trennung der Schaltstücke ist durch den beweglichen Kolbenteil 12 bestimmt Nach einem Hub, der kleiner als die Hälfte des gesamten Schaltstifthubes ist, ist das Schwefelhexafluorid innerhalb des Zylinders 8 im wesentlichen auf den Raum zwischen der Isolierstoffhaube 16 und dem feststehenden Schaltstück 1 zusammengedrückt so daß ein Vorkompressionsverhäitnis von mindestens 2 :1 erhalten wird. In diesem Augenblick verläßt das bewegliche Schaltrohr 3 das feststehende Schaltstück 1. Gleichzeitig wird der bewegliche Kolbenteil 12 vom B'aszylinder 8 in Ausschaltrichtung mitgenommen. Bei hohem Löschmitteldruck, der nur durch die Abströmung bestimmt ist erhält man nun während einer langen Schakstiftbewegung eine Löschmittelströmung, die über mindestens IV₂ Halbwellen bei einem auszuschaltenden Wechselstrom anhält In der Ausschal'.endlage liegt der bewegliche Kolbenteil 12 am feststehenden Kolbenteil 11 an, und die Isolierstoffkappe 7 hat den Abstand zwischen den Elektroden 1 und 2 freigegeben.

Beim Ausführungsbeispiel ist von beweglichen und feststehenden Kolbenteilen 11, 12 die Rede, die federnd gegeneinander abgestützt sind. Eine entsprechende Wirkung kann man auch erhalten, wenn die Kolbenteile als flexible Membranen oder Wellrohre ausgebildet sind.

Die gegebenenfalls vorgespannten Federn 13 sind vorteilhaft so ausgelegt, daß während der Blasphase, also nach dem Durchlaufen des Kompressionsweges, eine möglichst konstante Kraft vorhanden ist. Am Ende des Schaltstifthubes können die Federn außerdem als Dämpfungsglieder wirken, die die kinetische Energie der beweglichen Schalterteile stoßfrei auffangen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem feststehenden Schaltstück, einem beweglichen Schaltstück und mit einem von dessen Antrieb gesteuerten Kolben-Zylinder-System zur Erzeugung einer Löschgasströmung sowie einer während der Ausschaltbewegung durch Schaltstücküberdeckung bewirkten Vorkompression des Löschmittels, bei dem der Blaszylinder mit dem beweglichen Schaltstück starr verbunden und während der Ausschaltbewegung über den feststehenden Kolben bewegbar ist und bei dem das zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildete bewegliche Schaltstück mit dem Blaszylinder einen Ringspalt bildet, der unmittelbar mit dem Kompressionsvolumen des Kolben-Zylinder-Systems verbunden ist und im Verlauf der Ausschaltbewegung die Trennstrecke zwischen den Schaltstücken durchläuft und die Löschgasströmung radial gegen den Lichtbogen führt, nach Patent 19 13 969, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) ein aus zwei Teilen (11,12) zusammengesetzter Ringkolben ist, desser erster Teil (11) mit dem beweglichen Schaltstück (3) starr verbunden ist und dessen zweiter Teil (12) sich mittels einer rotationssymmetrischen Federanordnung (13) auf dem ersten Teil (11) abstützend in Bewegungsrichtung des beweglichen Schaltstückes (3) relativ zu diesem bewegbar ist.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach An- hj spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche zweite Teil (12) des Ringkolbens mindestens zum Teil aus Isolierstoff besteht.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Bewegung des zweiten Teils (12) entgegen der Federkraft ein Kompressionsverhältnis im Blaszylinder (8) von mindestens 1,6 :1 erreicht ist.