DE2410049C3

DE2410049C3 - Einrichtung zum Löschen von hohen Kurzschlußwechsel- und Gleichströmen in Deionblechkammern

Info

Publication number: DE2410049C3
Application number: DE19742410049
Authority: DE
Inventors: Erhard 6944 Hemsbach Runtsch
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1974-03-02
Filing date: 1974-03-02
Publication date: 1981-04-23
Also published as: CH581386A5; AT355664B; IT1029902B; GB1498826A; ATA153375A; DE2410049B2; FR2262858A1; DE2410049A1; FR2262858B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Löschblechanordnung für elektrische Schaltgeräte, insbesondere für Niederspannungs-Leistungsschalter für Gleich- oder Wechselstrom, bei welcher ein Deionblechpaket von einer aus kriechstromfester Isolierung bestehenden Ummantelung umgeben ist, die teilweise mit Gasaustrittsöffnungen versehen ist und das Deionblechpaket teilweise enganliegend umschließt (DE-PS 8 93 826).

Derartige bekannte Löscheinrichtungen bewirken eine Unterteilung des Lichtbogens in kurze, hintereinander geschaltete Teillichtbögen. Durch den höheren Lichtbogengradienten und den Energieverlust an den Blechen wird der Lichtbogen zum Verlöschen gebrach L

Es ist bekannt, daß ein Lichtbogen, wenn er einmal auf eine Eisenelektrode (Deionblech) gelaufen ist, der Blechmitte zustrebt Ursache hierfür ist die höhere magnetische Permeabilität des Eisenbleches gegenüber Luft. Der Lichtbogen strebt dem Punkt zu, bei dem sich der maximale Magnetfluß im Deionblech einstellt. Dadurch entsteht eine Kraft auf dem Lichtbogenfußpunkt, der zur Blechmitte gerichtet ist.

Dieser für Löschblechkammern wünschenswerte physikalische Effekt ist jedoch abhängig von der magnetischen Sättigung des Eisenbleches in der Nähe fao des Lichtbogenfußpunktes. Im Bereich der magnetischen Sättigung der Löschbleche in Fußpunktnähe nimmt die Kraft die den Lichtbogen zur Blechmitte treibt, nur noch geringfügig zu. Demgegenüber kommt dann eine entgegengesetzt wirkende Komponente der Kraft bzw. des Magnetfeldes stärker zur Wirkung, die auf der Schleifenwirkung des Stromes in oder zwischen den Deionblechen beruht Diese Komponente nimmt bei steigendem Kurzschlußstrom weiter stark zu. Die Folge ist daß der Lichtbogen bei großen Kurzschlußströmen das Deionblechpaket unter Umständen verläßt und sich außerhalb des Blechpaketes kurzschließt Bevorzugt läuft der Lichtbogen dann auf die äußeren Ecken und insbesondere auf die Außenbegrenzung der Deionblechschenkel, weil dort die Sättigung wegen des kleineren Eisenquerschnitts früher auftritt Diese Erscheinung tritt in verstärktem Maße dann auf, wenn hohe Gleichstromkurzschlüsse mit Zeitkonstanten T > 6 ms von einer Löschblechkammer bewältigt werden müssen.

Das schnelle Einlaufen ist jedoch nur sichergestellt, wenn der Lichtbogen im Bereich der V-förmigen Einlaufschlitze von den Deionblechen herunterspringt Das Herauslaufen des Lichtbogens an anderen Stellen, nämlich an den Außenflanken der Deionbleche, muß deshalb wirkungsvoll verhindert werden. Es sind Schaltgeräte bekannt bei denen ein Herausspringen des Lichtbogens an den Außenflanken dadurch erschwert wird, daß in die Löschblechzwischenräume an besonders gefährdeten Steifen Isolierstoffnocken oder Rippen hineinragen, wodurch die Löschblechkanäle in gewisser Hinsicht verlängert werden (DE-AS 12 38 538). Bei dieser Anordnung sind die in der Löschkammer vorgesehenen Löschbleche seitlich bis an die Schalterwandung geführt und die in Richtung einer Ausblasöffnung weisenden Enden der Löschbleche stoßen an die besagten Nocken, die aus einer Schaltergehäusewandung austreten. Diese Schaltgeräte weisen zunächst den Nachteil auf, daß die Schalterwandungen selbst unmittelbar dem Lichtbogen ausgesetzt sind, was eine besondere Berücksichtigung bei der Materialauswahl für die Schaltergehäuse bedingt. Außerdem ist zu sagen, daß die genannten Nocken oder Rippen und die dadurch bedingte Verlängerung der Löschblechkanäle Rückzündungen außerhalb der Deionbleche bei Gleichstromkurzschlüssen mit Zeitkonstanten T > ti ms nicht sicher zu verhindern vermögen. Da die Toleranzsiiuation zwischen gestanzten Blechteilen und Formstoffteilen kein enges Anliegen dieser Teile aneinander gewährleistet ist die Gefahr von Rückzündungen an unerwünschten Stellen und somit eine vorzeitige Zerstörung des Schaltgerätes nicht ausreichend zu vermeiden.

Um unkontrollierte Obertritte von Lichtbögen zu anderen Schalterteilen zu verhindern, sind auch bereits als Funkenschutzkappen bezeichnete Abschirmungen vorgeschlagen worden (DE-PS 8 93 826). Diese Abschirmungen liegen aber nur seitlich an den Löschblechen an, nicht jedoch an deren Enden, so daß auch hier Rückzündungen keinesfalls vermieden werden.

Konstruktive Maßnahmen, die auch einer Verhinderung von Rückzündungen dienlich sein können, sind durch einen Schaltkammeraufbau gemäß der DE-AS 11 04 019 bekanntgeworden; diese Anordnung sieht vor, den Lichtbogen mehrfach aufzuteilen und durch voneinander führende, zueinander parallele, lange Kanäle zu leiten und umzulenken. Dieser Aufbau ist jedoch konstruktiv sehr aufwendig, dementsprechend auch kostenträchtig und er benötigt einen vergleichsweise großen Raum. Aufwendig ist auch die unmittelbare Begrenzung der eigentlichen Löschblechkammer, denn sie ist aus mehreren einzelnen Wandungsteilen zusammengefügt.

Eine offensichtlich unmittelbar von Schalterwandungen umgebene Löschkammer mit einer Verschlußplatte ist schließlich aus der DE-AS 12 33 929 zu entnehmen. Abgesehen davon, daß diese Anordnung die Verhinde-

rung von Rückzündungen im Falle von Gleichstrombetrieb vermutlich nur schwer erfüllen kann, hat sie auch noch den vorher bereits erwähnten Nachteil, daß die Schalterwandungen unmittelbar dem Lichtbogen ausgesetzt sind, was erhöhte Anforderungen ar. das Material der Schalterwandungen stellt

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Lichtbogen-Löschkammer mit daiLi angeordneten Deionblechen zu schaffen, die den Anforderungen hinsichtlich der geschilderten Rückzündungsgefahr auch bei Gleichstrombetrieb genügt und die dennoch platzsparend sowie einfach und billig in der Herstellung und Montage ist

Diese Aufgabe wird bei einer Löschblechanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die höchstens zweiteilig ausgebildete Ummantelung das Deionblechpaket mindestens vierseitig enganliegend umschließt und die Gasaustrittsöffnungen der Ummantelung sowie Durchbrechungen in einer von außen auf einen Teilbereich der Ummantelung aufsetzbaren Formstoffmaske eine Kombination von systematisch gegeneinander versetzten Löchern und Schlitzen aufweisen.

Eine derartige Ummantelung ist einfach und preiswert herzustellen, sie vermeidet auch weitgehend eine Beeinträchtigung von in der Nähe der Löschblechkammer angeordneten Schalterteilen oder Wandungen des Schalters und sie ist erforderlichenfalls ohne großen Aufwand austauschbar gegen eine neue Ummantelung, falls die übrigen Schalterteile noch in voll funktionsfähigern Zustand sind. Hierbei wird von dem Gedanken ausgegangen, die Löschkammer so auszubilden, daß ein Herauslaufen des Lichtbogens nur an solchen Stellen möglich ist, an denen er wieder zum schnellen Eintritt in das Deionblechpaket gezwungen wird. Außerdem vermeidet sie die unerwünschten Rückzündungen, wozu im übrigen auch die genannte Formstoffmaske mit darin zweckmäßig angeordneten Löchern oder Schlitzen, die mit eben solchen in der Ummantelung in geeigneter Weise zueinander angeordnet sind, beiträgt

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, steg- und nockenartige Ausbildungen an den Innenflächen eines das elektrische Schaltgerät aufnehmenden Gehäuses vorzusehen, die den formschlüssigen Sitz der Ummantelung auf dem Deionblechpaket herstellen. Hierdurch wird eine einfache Halterung für die Ummantelung erreicht, ohne einen durchgehenden Berührungskontakt zwischen Ummantelung und Schalterwandungen zu haben, was beispielsweise aus Gründen de. besseren Wärmeableitung vorteilhaft ist.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist in dem Vorschlag zu sehen, für die Ummantelung ein Material zu wählen, welches unter Lichtbogeneinwirkung Gas abgibt also beispielsweise ein Fiber-Material. Eine derartige Gasabgabe vermag den Lichtbogen und die Wandungsteile der Löschblechkammer bzw. die Löschbleche selbst schneller abzukühlen, wodurch die Vermeidung von Rückzündungen ebenfalls günstig beeinflußt wird.

Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung hinsichtlich der systematisch gegeneinander zu versetzenden Löcher und Schlitze ist in Λ ·. 'erschlag zu sehen, in der Ummantelung nur Löcher, in der Formstoffmaske hingegen nur Schlitze vorzusehen — oder umgekehrt Auch durch solche Maßnahmen sind die zu vermeidenden Rückzündungen im erwünschten Sinne beeinflußbar.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen, allgemein und zusammenfassend gesagt, also insbesondere darin, daß der Lichtbogen das Deionblechpaket auch bei großen Kurzschiußströmen nicht verläßt und daß sich keine leitenden Brücken zwischen den einzelnen Flächen bilden. Bei zu großem Energienachschub läuft der zur Rückzündungen führende Vorgang kontrolliert ab und gewährleistet, daß Rückzündungen nur im Bereich der V-förmigen Einlaufschlitze stattfinden können.

Dadurch werden die einzelnen Teile der Löschblechanordnung auch bei extrem hohen Kurzschlußströmen gleichmäßig ausgenutzt und es kommt zu keiner vorzeitigen Abnutzung oder Zerstörung der einzelnen Teile des Gerätes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Hauptansicht einer Löschbiechanordnung als Draufsicht im Schnitt;

F i g. 2 die Seitenansicht ebenfalls im Schnitt; Fi g. 3 einen vorgefertigten Bogen Isoliermaterial; Fi g. 4 die perspektivische Ansicht der durch Faltung des vorgefertigten Bogens hergestellten Ummantelung für ein Deionbiechpaket

Die Löschbiechanordnung gemäß F i g. 1 und 2 besteht im wesentlichen aus dem in einem Schaltkammergehäuse 1 untergebrachten, in bekannter Weise aufgebauten und in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Deionblechpaket 2, wobei die einzelnen Bleche mit V-förmigen Einlaufschlitzen 3 versehen sind. Zwischen den Kontakten einer nicht näher bezeichneten Schaltbrücke entsteht aufgrund von Wechseloder Gleichstromkurzschlüssen ein Lichtbogen, dessen Fußpunkte aufgrund der hohen magnetischen Permeabilität des Eisens aus dem Bereich der V-förmigen Schlitze 3 zur Blechmitte hin den mit dem Buchstaben W bezeichneten Weg nimmt Aufgrund der bekannten zwischen den Deionblechen auftretenden Schleifenwirkung wird der Lichtbogen dabei gleichzeitig auseinandergebogen und in eine Vielzahl von hintereinandergeschalteten Teillichtbogen zerlegt.

Bei extrem hohen Kurzschlußströmen und dem damit verbundenen hohen Energienachschub erreichen die Bleche eine magnetische Sättigung. Die Ummantelung 4 des Blechpaketes verhindert aber wirkungsvoll das Ablaufen des Lichtbogens von den Außenbegrenzungen der Löschbleche und die dadurch entstehende Gefahr des Kurzschlusses (einer sogenannten Rückzündung also) außerhalb des Blechpaketes und die davon ausgehende Gefahr der Zerstörung des Gerätes.

Der Lichtbogen wird stattdessen an der Ummantelung abgewiesen. Die Überschüssige Energie wandert in Form von Teillichtbögen auf dem mit dem Buchstaben T bezeichneten, schematisch dargestellten Weg zurück und bewirkt durch Rückzündung ausschließlich im Bereich der V-förmigen Einlaufschlitze 3 einen somit genau definierten Kreislauf, bis die Energie in der entsprechenden Zeiteinheit aufgebraucht ist. Die gesamte Löschbiechanordnung wird somit gleichmäßig genutzt.

Gemäß Fig. 1 und Fig.2 sind die Innenflächen des Schaltkammergehäuses 1 in genügender Anzahl mit als Nocken oder Stegen ausgebildeten Vorsprüngen 5 versehen, die das gleichmäßige und enge Anliegen der Ummantelung am Blechpaket bewerkstelligen, indem die Spitzen der Vorsprünge auf die Ummantelung drücken oder teilweise in sie einHrinfrpn wnHiirrh Hip

Toleranzen zwischen Deionblechkammer und Gehäuse ausgeglichen werden.

Um auch Rückzündungen an der Gasaustrittsseite der Deionbleche zu verhindern, wurde die Ummantelung 4 an dieser Seite mit einer aufgrund von Versuchen als optimal ermittelten Anordnung aus systematisch versetzten Schlitzen 6 versehen, kombiniert mit einer von außen aufgesetzten Lochmaske 7 aus Formstoff, die dementsprechende öffnungen 8 aufweist. Gleichfalls als vorteilhaft hat sich eine Anordnung mit Löchern in der Ummantelung und entsprechenden Schlitzen in der Lochmaske herausgestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

ι.. Löschblechanordnung für elektrische Schaltgeräte, insbesondere für Niederspannungs-Leistungsschalter für Gleich- oder Wechselstrom, bei welcher ein Deionblechpaket von einer aus kriechstromfester Isolierung bestehenden Ummantelung umgeben ist, die teilweise mit Gasaustrittsöffnungen versehen ist und das Deionblechpaket teilweise enganliegend umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die höchstens zweiteilig ausgebildete Ummantelung (4) das Deionblechpaket (2) mindestens vierseitig enganliegend umschließt und die Gasaustrittsöffnungen (6) der Ummantelung (4) und Durchbrechungen (8) in einer von außen auf einen Teilbereich der Ummantelung aufsetzbaren Formstoffmaske (7) eine Kombination von systematisch gegeneinander versetzten Löchern und Schlitzen aufweisen.

Z LöEchblechanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß steg- und nockenartige Ausbildungen (5) an den Innenflächen eines das elektrische Schaltgerät aufnehmenden Gehäuses (1) vorgesehen sind, die den formschlüssigen Sitz der Ummantelung auf dem Deionblechpaket (2) herstellen.

3. Löschblechanordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (4) unter Lichtbogeneinwirkung Gas abgibt

4. 1 ,öschblechanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (4) nur Löcher (8) und die Formstoffmaske (7) nur Schlitze (6) oder umgekehrt aufweist.

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