DE2350832A1

DE2350832A1 - Hochspannungsschalter

Info

Publication number: DE2350832A1
Application number: DE19732350832
Authority: DE
Inventors: Paul Prof Dr Ing Brueckner; Franz-Karl Dipl Ing Grossmann; Gerhard Koerner; Guenter Leonhardt
Original assignee: Calor Emag AG
Current assignee: Calor Emag AG
Priority date: 1973-10-10
Filing date: 1973-10-10
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE2350832B2; IT1023066B

Description

CALOH- EMAG

Elektrizitäts-Aktiengesexlschafc 2350832

4O3 Ratingen

Bahnstraße 39-^7

TP-Nr., 109^ Ratingen, den 8„ Okt. 1973

Hochspannungsschalter

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsschalter mit einem geschlossenen gasgefüllten Gehäuse und Mitteln, die beim Ausschalten ein Gasdruckgefälle für eine Lichtbogenlöschströmung produzieren.

Es sind Schalter der vorgenannten Art, beispielsweise aus der CH - PS 306 479, bekannt. Bei ihnen wird der Löschgasdruck für eine Hauptschaltstelle von einem Hilfslichtbogen an einer Hilfsschaltstelle erzeugt. Diese bekannten Schalter werden jedoch nicht allen an einen Leistungsschalter gestellten Schaltaufgaben gerecht» So kommt Zo B„ bei kleinen abzuschaltenden Strömen ein wirksamer Löschmitteldruck nicht zustande»

Auch gelingt es bei Gasschaltern, im Gegensatz zu Flüssigkeitsschaltern, nicht in befriedigendem Maße, z. B. mit einem bei Gaslastschaltern bekannten Verdrängungssystem, bei der Ausschaltbewegung Löschmittel in- ausreichender Menge und ausreichendem Druck für einen Kurzschlußlichtbogen zur Verfügung zu stellen. Das hat seinen' Grund auch darin, daß nur ein relativ geringer Ausschalthub zur Ver-

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fügung steht, um die Kontakte in die günstigste Löschstellung zu bringen; der jedoch wiederum für eine effektive Druckgaserzeugung nicht hinreicht.

Das ist wohl ein Grund dafür, daß die in der Hochspannungstechnik eingesetzten Gasleistungsschalter fast ausschließlich als Zweidruckgasschalter ausgeführt sind, d. h.,bei denen eine genügend große Löschgasmenge entsprechenden Druckes von einem besonderen Aggregat erzeugt und bereitgestellt wird. Der Aufwand für einen solchen Zweidruckschalter ist dann bekanntlich recht erheblich.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Eindruckgasschalter·, d. h. mit selbsterzeugter Löschgasströmung anzugeben, der sich als Leistungsschalter eignet und in seinem Aufwand bezüglich Herstellung und Betrieb dennoch nicht den. sogenannten. Zweidruckgasleistungsschalter erreicht.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß ein Drucksaugsystem vorhanden ist, das sowohl relativen Überdruck als auch relativen Unterdruck im Gehäuse erzeugt und dessen Überdruck durch die geöffneten Kontakte einer elektrisch mit einer Hauptschaltstelle in Reihe geschalteten Hilfssehaltstelle- in das Gehäuseteil strömt, in dem sich die Hauptschaltstelle befindet.

Das Drucksaugsystem kann einfach durch eine Kolbenzylinderanordnung verwirklicht sein. Wenn die Saugseite des Kolbens über ein bewegliches hohles Hauptschaltstück mit der Schaltstelle verbunden ist, so können die anfallenden Schaltgase abgesaugt werden.

Man kann sogar über dieses hohle Schaltstück noch vor der Kontakttrennung eine separate Kammer teilweise evakuieren, deren Eingang von einer feststehenden Kontaktdüse gebildet ist, in die das hohle bewegliche Schaltstück eingreift. Somit ist es möglich allein schon mit dem Saugsystem eine wirksame Gasströmung bei der Kontakttrennung, vorzugsweise mit einem Doppeldüsensystem, in Gang zu bringen.

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Das mechanische Drucksystem, z. B„ die Kompressionsseite der Ko 3 benzylinderanordnung, fördert Gas direkt gegen den Hilfslichtbogen, der bei kleinen Strömen schon dadurch erlöschen kann. Ist dies nicht der Fall, so wird die Unterdrucksetzung des Löschgases durch den Hilfslichtbogen von der mechanischen Gaspumpe wirksam unterstützt, so daß der Lichtbogen an der Hauptschaltstelle, die gleichzeitig die Spannungstrennstelle des Schalters bildet, sicher gelöscht werden kann.

Im Kolbenboden eines so gebildeten Drucksaugsystems ist zweckmäßig ein Rückschlagventil eingebaut, das eine Überdruckbildung in der separaten Kammer beim Einschalten verhindert.

Für einen einfachen Schalteraufbau ist eine räumliche Unterbringung des Drucksaugsystems zwischen Haupt- und Hilfsschalt-stelle vorteilhaft, wobei die Unterdrucksseite der Hauptschaltstelle und die Überdruckseite des Systems der Hilfsschaltstelle zugewandt ist»

Wenn der Stromanschluß an das bewegliche Schaltstück über den Hilfsschaltstellenkontakt bewirkt wird, entfällt der dafür üblicherweise verwandte Schleifkontakt,, In diesem Falle ist das hohle, bwegliche Hauptschaltstück an seinem rückwärtigen Ende mit einer Leiterstange verbunden, die den beweglichen, vorzugsweise ringförmigen, Hilf©kontakt trägt ο

Die Abschaltung kleiner induktiver und kapazitiver Ströme bereitet dem neuen Schalter keine Schwierigkeiten= Eksnrcli die konsequente Ausnutzung von Druck und Unterdruck eines Verdrängungssystems für die Löschgasströmung, kommt der Schalter mit einem kleinen Löschhub aus ο

Anschließend soll die Erfindung an eimern spiel weiter erläutert werden, wobei auf ifeitere Ausgestaltungsmerkmale und Yorteile aufmerksam gemacht wird.

In Figo 1' ist ein Längsschnitt durch einen ScSaalterpol im

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eingeschalteten Zustande dargestellt. Fig. 2 zeigt den gleichen Schalterpol in der Ausschaltstellung.

Nach Fig. 1 besteht der Schalterpol aus dem isolierten Gehäuse 1, das oben von der Isolierkappe 2 und unten von der Isolierkappe 3 hermetisch abgeschlossen ist. Durch die untere Isolierkappe 3 ragt in axialer Richtung dichtend verschiebbar die Isolierstange 4, auf der der Schaltstift, nämlich das bewegliche hohle Hauptschaltstück 5» befestigt ist, in das Gehäuse 1 hinein. In dem Schalterpol ist oben der Kontaktträger 6 ortsfest angebracht, er unterteilt den Polinnenraum in die Druckausgleichskammer 7 und den restlichen Raum 8. Er ragt einseitig aus der Polwand heraus und trägt an seinem freien Ende das Anschlußstück 9· Innerhalb des Poles trägt er das Kontaktrohr 10, das düsenfÖrmig ausgebildet ist und den feststehenden Teil der Hauptschaltstelle bildet.

Durch das Kontaktrohr 10 ragt die Schaltstiftspitze 11 in die Kammer 7· ßer Schaltstift 5 ist mit einer Wulst 12 vorgesehen» Sie bildet das untere Widerlager für den Tulpenkontakt mit den Kontaktfingern 13» die sich rückseitig federnd gegen den Stützring lh. abstützen. Dieser Tulpenkontakt ist so in dsm Wulst 12 eingearbeitet, daß'mit dem Schaltstift 5 in kraftschlüssiger Verbindung steht. Im gezeichneten Zustande ist er so über das Kontaktrohr 10 geschoben, daß eine elektrisch leitende Verbindung von dem Kontaktrohr 10 zum Schaltstift 5 besteht.

In dem Polrohr ist unten der Kontaktträger 15 ortsfest angeordnet, er trägt auf seinem freien, durch das Polrohr ragenden Arm das Anschlußstück l6 und im Inneren des Polrohres das Kontaktrohr l4a» Über letzteres ist der Tulpenkontakt der Hilfsschaltstelle mit den Kontaktfingern 17 geschoben, die sich rückseitig federnd, an dem Stützrohr l8 abstützen. Durch eine Hintersclineidung an dem Kontaktrohr ist eine kraftschlüssige Verbindung von diesem zum Tulpenkontakt hergestellt.

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An seinem rückwärtigen Ende ist der Schaltstift 5 mit dem Kontaktring 17a versehen, der so in den Tulpenkontakt eingeschoben ist, daß eine elektrisch leitende Verbindung von dem Schaltstift 5 zu dem Kontaktrohr l4a entsteht»

Damit ist der Stromweg durch den Schalterpol wie folgt geschlossen: Anschlußstück 9_S Kontaktträger 6, Kontaktrohr 10, Kontaktfinger 13, Wulst 12, Schaltstift 5, Kontaktring 17a, Kontaktfinger 17, Kontaktrohr l4a, Kontaktträger 15 und Anschlußstück l6.

Etwa in der Mitte ist der Schaltstift 5 kraftschlüssig mit dem Kolben 19 verbunden, der sich mit der Schaltstiftbewegung dichtend in dem ortsfesten Zylinder 20 bewegen läßt. Letzterer ist auf dem Kontaktträger 15 angeordnet, sein Innenraum wird von dem Kolben 19 unterteilt, nämlich in die Unterdruckkammer 21 und die Überdruckkammer 22_α Erstere steht über die zentrale Schaltstiftbohrung 23 mit der Druckausgleichkammer 7 in Verbindung. Der gesamte Polinnenraum ist mit mäßigem Überdruck mit dem Schaltgas SF,- angefüllt«,

Wird der Schaltstift 5 über die Isolierstange 4 zur Ausschaltung nach unten gezogen, dann entsteht zunächst in der Kammer 21 ein Unterdruck, der durch die Schaltstiftbohrung 23 in der Kammer 7 eine Teilevakuierung erzeugt. Past gleichzeitig lösen die beiden Tulpenkontakte die elektrisch leitende Verbindung, während der Strom am vorderen Ende des Schaltstift-es 5 auf die Schaltstiftspitze 11 kommutiert und von dort lichtbogenfrei in das Kontaktrohr 10 geleitet wird, hat sich zwischen den Kontaktfingern 17 und dem Kontaktring 17a am unteren Ende des Schaltstiftes 5 bereits ein Lichtbogen ausgebildet. Gegen diesen wird das aus dem Raum 22 verdrängte Löschgas gedrückt. Auf diese Weise entsteht in dem gesamten Räume 8 ein der Stromstärke entsprechender hoher Isoliergasdruck. Im Verlaufe der weiteren Schaltstiftbewegung trennt sich schließlich die Schaltstifxspitze 11 von dem Kontaktrohr

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Der an dieser Stelle entstehende Lichtbogen wird in der stromlosen Pause von der Druckausgleichsströmung des Isoliergases durchstoßen und die quer nach oben in die teilevakuierte Kammer 7? wobei sie die Metalldämpfe des Lichtbogenfußpunktes einmal in das Kontaktrohr 10 hineinreißt und andererseits nach unten in die teilevakuierte Kammer 21 durch die Schaltstiftbohrung 23 mit sich zieht, strömt.

Durch den zweiseitigen Abtransport der Zersetzungsprodukte bleibt der obere Teil des Raumes 8 von diesen weitgehend verschont, ein Umstand der die innere Spannungsfestigkeit des Schalterpoles sicherstellt. Die Zersetzungsprodukte des unteren Lichtbogens können durch eine geeignete Lichtbogenführung auf ein unschädliches Maß reduziert werden. Durch die Stromführung im unteren Teile des Schalterpoles ist eine seitliche AufSchleifung des Lichtbogens sichergestellt.

In Fig. 2 sind die Strömungsrichtungen durch Pfeile angegeben, ferner die Stromrichtung durch gestrichelte Pfeile.

Dieser neue Schalterpol weist im Vergleich zu bekannten keine zusätzlichen Kontaktstellen auf. Der sonst übliche Gleitkontakt am Schaltstift ist nunmehr eine Trennstelle.

Läßt man durch konstruktive Maßnahmen beim Ausschalten die untere Kontaktstelle ale erste öffnen, dann wird nur an dieser Stelle der Einschaltlichtbogen auftreten, der obere Tulpenkontakt bleibt völlig verschont.

Es kann von Vorteil sein, den drucksteigernden Hilfslichtbogen durch an sich bekannte Maßnahmen rotieren zu lassen. Dadurch wird eine große Menge Löschgas aufge heizt und der Abbrand der Kontakte bleibt gering.

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Claims

TP-Nr. 1094 * Ratingen, den 8» Okt. 1973 Ansprüche

1. ). Hochspannungsschalter mit einem geschlossenen gasgefüllten Gehäuse und Mitteln, die beim Ausschalten ein Gasdruckgefälle für eine Lichtbogenlöschströmung produzieren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksaugsystem ( 19, 20, 21, 22 ) vorhanden ist, das sowohl relativen Überdruck als auch relativen Unterdruck im Gehäuse ( 1 ) erzeugt und dessen Überdruck durch die geöffneten Kontakte ( 17» 17a ) einer elektrisch mit einer Hauptschaltstelle in Reihe geschalteten Hilfsschaltstelle in das Gelsäuseteil strömt, in. dem sich die Hauptschaltstelle befindet«

2») Schalter nach laspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt ( 5 ) der Hauptschaltstelle mit einer Bohrung ( 2} ) ausgestattet ist, deren schaltstellenfernes Ende in dem Saugteil ( 21 ) des Drucksaugsystems mündet,

3») Schalter nach Anspruch 1 rand 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feststellende Kontakt ( 10 ) der Hauptschaltstelle als Düse ausgebildet ist, in die der bewegliche Kontakt ( 5 ) gasdicht eingreift und welche die einzige Öffnung zu einer Kammer ( 7 ) darstellt, die über die Bohrung ( 23 ) des beweglichen Kontaktes zu Beginn dlsr Ausschaltbewegumg mindestens teilweise ausgesaugt wird.

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4.) Schalter nach Anspruch 1 bis 3) dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksaugsystem aus Kolben ( 19 ) und Zylinder ( 20 ) besteht und zwischen Haupt- und Hilfsschaltstelle im Gehäuse ( 1 ) angeordnet ist.

5.) Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ( 19 ) einerseits mit dem beweglichen Schaltkontakt ( 5 ) und andererseits mit einer Schalterbetätigungsstange ( k ) verbunden ist.

6.) Schalter nach Anspruch 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt der Hilfsschaltstelle von einem Kontaktring ( 17a ) gebildet und an der Schalterbetätigungsstange ( 4 ) festgemacht ist.

7.) Schalter nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromanschluß an den beweglichen Schaltkontakt ( 5 ) über die Hilfsschaltstelle ( 17, 17a) bewirkt ist.

8.) Schalter nach Anspruch 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschaltstelle ein paralleler Kontakt zur Ruhestromführung in Form einer Kontakttulpe zugeordnet ist, deren Kontaktfinger ( 13 ) sich einerseits an einem Wulst ( 12 ) am beweglichen Kontaktstück ( 5 ) und während der Einschaltstellung andererseits am äußeren Düsenumfang des feststehenden Kontaktes ( 10 ) kontaktgebend anlegen.

9·) Schalter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausschalten die Hilfsschaltstelle zwangsläufig zuerst öffnet.

10.) Schalter nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte der Hilfsschaltstelle so ausgebildet sind, daß ein entstehender Hilfslichtbogen in Rotation versetzt wird.

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