DE2557298A1 - COMPRESSED GAS INSULATED CIRCUIT BREAKER - Google Patents

Description

BROWN,BOVERI & CIE, AKTIENGESELLSCHAFT MANNHEIMBROWN, BOVERI & CIE, AKTIENGESELLSCHAFT MANNHEIM

Mp.Nr. 693/75 Mannheim, 17. Dez. 1975Mp No. 693/75 Mannheim, December 17, 1975

ZFE/P4 -Ft/HrZFE / P4 -Ft / Mr.

"Druckgasisolierter Leistungsschalter""Compressed gas insulated circuit breaker"

Die Erfindung bezieht sich auf einen dreiphasig gekapselten,The invention relates to a three-phase encapsulated,

SF,.-Gas isolierten Leistungsschalter für Mittel- und Hochb SF, .- Gas insulated circuit breaker for medium and high level

spannung, wobei die einzelnen Pole jeweils an den Ecken eines Dreiecks liegen.voltage, with the individual poles each at the corners of a triangle.

Bei Leistungsschaltern, welche metallgekapselt ausgeführt mit SF_fi-Gas zur Isolierung gefüllt sind und bei denen das SF_g-Gas zur Kühlung bzw. Löschung des bei einer Schalthandlung entstehenden Lichtbogens benutzt wird, besteht das Problem, daß bei einer Schalthandlung das SF -Gas zersetzt wird, wobei sich Zersetzungsprodukte bilden, welche sowohl gasförmig als auch fest sind. Die im allgemeinen sehr giftigen gasförmigen Zersetzungsprodukte rekombinieren teilweise wieder, während die festen, staubförmigen Zersetzungsprodukte langsam absinken. Bei einem sogenannten Zweidruckschalter, bei dem ein Hochdruck- und ein Kiederdruckbehälter vorgesehen ist, wobei das auf Hochdruck befindliche Gas über die Düse des Leistungsschalters bei einer Schalthandlung in den Niederdruckraum gelangt, ist die Ausfilterung der Zersetzungsprodukte verhältnismäßig einfach; zum erneuten Aufbau des Hochdrucks wird das Gas zur Verdichtung mittels eines Kompressors aus dem Hiederdruckraum abgesaugt, dabei ist zwischen Niederdruckraum und Kompressor ein sogenanntes dynamisches Filter vorgesehen, welches von dem verschmutzten Gas durchströmt wird und dabei die Zersetzungsprodukte aufnimmt .In the case of circuit breakers which are metal- _{encapsulated and filled with SF fi} gas for insulation and in which the SF _g gas is used to cool or extinguish the arc that occurs during a switching operation, there is the problem that the SF gas decomposes during a switching operation decomposition products are formed, which are both gaseous and solid. The generally very toxic gaseous decomposition products partially recombine again, while the solid, dusty decomposition products slowly sink. In a so-called two-pressure switch, in which a high-pressure and a low-pressure container are provided, the high-pressure gas entering the low-pressure chamber via the nozzle of the circuit breaker during a switching operation, the filtering out of the decomposition products is relatively simple; To build up the high pressure again, the gas for compression is sucked out of the low-pressure space by means of a compressor; a so-called dynamic filter is provided between the low-pressure space and the compressor, through which the polluted gas flows and absorbs the decomposition products.

Bei sogenannten Eindruckscha1tern, bei denen die Gasströmung zux* Löschung des Lichtbogens durch die Betätigung eines Blaskolbens erzielt wird, ist eine solche Gasströmung durch ein dynamic ehe ε Filter nicht möglich; yuan muß aus diesem Grun-üeWith so-called impression switches, where the gas flow zux * The arc is extinguished by actuating a blow piston is achieved, such a gas flow through a dynamic before ε filter is not possible; For this reason, yuan must

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zumindest statische Filter vorsehen, in welche die zungsprodukte eindiffundieren und vom Filtermaterial adsorbiert werden. Dabei sind bei einphasig gekapselten Leistungsschaltern insoweit verhältnismäßig weniger Probleme vorhanden, weil die staubförmig-festen Produkte absinken und sich konstruktionsbedingt im allgemeinen dort sammeln, wo keine Verschlechterung des dielektrischen Verhaltens zu erwarten sind. Dies ist bei dreiphasig gekapselten Leistungsschaltern anders. Dort besteht nämlich die Gefahr, daß insbesondere bei liegendem Leistungsschalter die staubförmigen Zersetzungsprodukte sich an bestimmten Stellen zwischen den Polen ansammeln, von dort werden sie bei Ausschaltungen durch das ausströmende Löschgas bzw. Plasma aufgewirbelt und vermindern so zusammen mit den gasförmigen Zersetzungsprodukten die Isoliereigenschaften des Leistungsschalters.Provide at least static filters into which the tongue products diffuse and are adsorbed by the filter material will. In this respect, there are relatively fewer problems with single-phase encapsulated circuit breakers, because the dust-solid products sink and due to their construction generally collect where no deterioration in dielectric behavior is to be expected. This is different with three-phase enclosed circuit breakers. There is namely the risk that especially when lying down Circuit breaker the dusty decomposition products collect at certain points between the poles of there they are whirled up by the outflowing extinguishing gas or plasma when it is switched off and thus reduce together with the insulating properties of the circuit breaker from the gaseous decomposition products.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen dreiphasig gekapselten, SF,-Gas isolierten Leistungsschalter der eingang genannten Art zu schaffen, bei welchem die genannten Gefahren vermindert sind.The object of the invention is to provide a three-phase encapsulated, SF, gas-insulated circuit breaker of the type mentioned at the beginning To create a type in which the named dangers are reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des durch die drei Pole gebildeten Dreiecks parallel zu der Schalterachse ein Filter zur Ausfilterung der bei einer Schalthandlung entstehenden Zersetzungsprodukte angeordnet ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved in that within the triangle formed by the three poles parallel to the A filter for filtering out the decomposition products that arise during a switching operation is arranged on the switch axis. Further advantageous refinements of the invention can be found in the subclaims.

Mit dieser Anordnung sind zwei besondere Vorteile erzielt: Zum einen ist eine einfache Anordnung des Filters innerhalb der Kapselung des Leistungsschalter möglich; zum anderen wird durch das Filter und die zugehörigen, nicht gelochten Abstützflächen dafür gesorgt, daß ein Plasmaausstoß bei einer Leistungsschaltung nicht zur überbrückung zweier Phasen, d.h. zu einem Kurzschluß führt.With this arrangement, two particular advantages are achieved: On the one hand, a simple arrangement of the filter within the Encapsulation of the circuit breaker possible; on the other hand, through the filter and the associated, non-perforated support surfaces made sure that a plasma output in a power circuit does not bridge two phases, i.e. a short circuit leads.

Darüber, hinaus wird erreicht, daß sich bei Verwendung metallischer Werkstoffe ein angenähert koaxiales Feld um die einzelnen Pole ergibt. Zwar wird in endgültiger Ausführung dann der Kapselungsdurchmesser um einen bestimmten Betrag größer; die besonderen Vorteile aber wiegen diese Vergrößerung bei weitem auf.In addition, it is achieved that when using metallic Materials results in an approximately coaxial field around the individual poles. It is true that in the final version the encapsulation diameter will be larger by a certain amount; the special advantages, however, far outweigh this enlargement.

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Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:An exemplary embodiment of the invention will be explained in more detail with the aid of the drawing.
It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Leistungsschalter und Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie A-A der Fig,1, beide in schematischer Ausführung.1 shows a longitudinal section through a circuit breaker and FIG. 2 shows a cross section along line A-A of FIG. both in schematic design.

Ein dreipoliger Leistungsschalter 1 befindet sich in einer Kapselung 3 welche an den Stirnflächen durch Antriebsplatte mit Antrieb 2 und Abschluß 4 abgeschlossen ist. Die elektrische Zuführungsleitung bzw. Abführungsleitung ist mit den Bezugsziffern 5 bzw. 6 bezeichnet, wobei die Bezugsziffern 5a,b,c den Innenleitern der Zuführung 5 und 6a,b,c den Innenleitern der Zuführung 6 zugeordnet ist. Bei dreipoliger Ausführung sind in der Zu- bzw. Abführungsleitung 5 bzw. 6 insgesamt drei Leiter 5a,b,c bzw. 6a,b,c angeordnet. Innerhalb der Kapselung befindet sich ein dreipoliger Leistungsschalter, welcher, wie die Figur 2 zeigt, aus dreiA three-pole circuit breaker 1 is located in an encapsulation 3 which is closed at the end faces by a drive plate with drive 2 and termination 4. The electrical feed line or discharge line is denoted by the reference numerals 5 and 6, the reference numerals 5a, b, c being assigned to the inner conductors of the feed 5 and 6a, b, c being assigned to the inner conductors of the feed 6. In the case of a three-pole design, a total of three conductors 5a, b, c and 6a, b, c are arranged in the supply and discharge lines 5 and 6, respectively. Inside the encapsulation there is a three-pole circuit breaker which, as FIG. 2 shows, consists of three

Polen ~ aufgebaut ist, welche die Bezugsziffern 7,8 und aufweisen. Die einzelnen Pole 7,8 und 9 befinden sich an den Kanten eines Dreiecks.Poland ~ is constructed, which has the reference numerals 7, 8 and exhibit. The individual poles 7, 8 and 9 are located on the edges of a triangle.

In der Mitte zwischen den drei Polen 7,8 und 9 ist in Achsrichtung der Pole ausgerichtet ein Filter 10 vorgesehen, weiches dreieckförmig aufgebaut ist, wobei die Seitenflächen des Dreiecks konkav sind. Diese Seitenflächen bestehen aus —■ Lochiuaterial 11, welches an den Kanten miteinander verbunden, z.B. verschweißt oder verklebt ist! Innerhalb des durch das Lochmaterial 11 gebildeten Raumes befindet sich das Filtermaterial 12, beispielsweise AI2O3. Dieses Filtermaterial wird in kleinen Säckchen in das Innere des Lochmaterials 11 eingesetzt, damit es nicht aus den Löchern herausfällt. Das Filter, das in der Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, ist auf Abstützflächen 13,14 und 15 abgestützt, welche in der Verlängerung der Kanten des dreieckigen Filters 10 zur Kapselung hin verlaufen. Am Ende, d.h. an dem Auflagepunkt der Abstützflächen 13,14 und 15 an der Innenwand der Kapselung 3 sind Zusatzfilter 16 angeordnet, welche ebenfalls von Lochmaterial 17 umgeben sind. Der Abstand zwischen der Außenflächen der Pole 7 bis 9 und dem Filter bzw. den AbstutzflochenIn the middle between the three poles 7, 8 and 9 is in the axial direction A filter 10 aligned with the poles is provided, which is constructed in the shape of a triangle, the side surfaces of the Triangle are concave. These side surfaces consist of - ■ Hole material 11, which is connected to one another at the edges, e.g. is welded or glued! Within the through that Hole material 11 formed space is the filter material 12, for example AI2O3. This filter material will inserted in small bags into the interior of the hole material 11 so that it does not fall out of the holes. The filter, which is designated in its entirety with the reference number 10, is supported on support surfaces 13, 14 and 15, which run in the extension of the edges of the triangular filter 10 towards the encapsulation. At the end, i.e. at the point of support the support surfaces 13, 14 and 15 on the inner wall of the enclosure 3 additional filters 16 are arranged, which are also surrounded by perforated material 17. The distance between the outer surfaces the poles 7 to 9 and the filter or the support fleece

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sowie der Abstand zwischen den Polen ergibt sich aus der Forderung ausreichender dielektrischer und thermischer Dimensionierung. Die Abstützflächen 13,14 und 15 sowie das Filter 10 müssen im Bereich der Ein- und Ausleitung 5a,b,c und 6a,b,c entsprechend dimensionierte öffnungen aufweisen. Wie in der Figur 1 dargestellt ist, befindet sich das Filter im wesentlichen im Bereich des Stützisolators 18 und im Bereich zwischen den beiden Zuführungsleitungen, es sind jedoch auch Lösungen möglich die den Raum im Bereich des Abschlusses 4 erfassen.as well as the distance between the poles results from the requirement adequate dielectric and thermal dimensioning. The support surfaces 13, 14 and 15 and the filter 10 must be in Area of the inlet and outlet lines 5a, b, c and 6a, b, c have appropriately dimensioned openings. As shown in FIG the filter is essentially in the area of the post insulator 18 and in the area between the two supply lines, However, solutions are also possible which cover the space in the area of the closure 4.

Das Filter ist als statisches Filter ausgebildet. Es dient zur Ausfilterung von Zersetzungsprodukten, wobei diese Zersetzungsprodukte Verbindungen aus Flour und Schwefel, Eisen, Kupfer, Kohlenstoff oder Aluminium sind.The filter is designed as a static filter. It is used to filter out decomposition products, whereby these decomposition products are compounds of fluorine and sulfur, iron, copper, Are carbon or aluminum.

Durch das Filtermaterial werden die gasförmigen Zersetzungsprodukte, welche teilweise hochgiftig sind und die nur zum Teil rekombinieren, adsorbiert, d.h. an der Oberfläche der aktiven Substanzen des Filtermaterials angelagert.Through the filter material, the gaseous decomposition products, some of which are highly toxic and which are only used for Part recombine, adsorbed, i.e. on the surface of the active Substances of the filter material deposited.

Die festen Zersetzungsprodukte, die im allgemeinen in Form eines aggressiven weißen Pulvers auftreten, welches zusätzlich sehr hygroskopisch ist, können ebenfalls angelagert werden, wenn sie durch die Gasströmung auf das Filtermaterial gespült werden. Durch die Anlagerung der Zersetzungsprodukte wird eine Verschlechterung der Isolier- und Löscheigenschaften des SF_g-Gases verhindert und dadurch die Leistungsfähigkeit des Leistungsschalters erhöht. Darüber hinaus wird die Geruchsbelästigung und gesundheitliche Schädigung des Bedienungspersonals bei Revisionsarbeiten stark verringert. The solid decomposition products, which generally occur in the form of an aggressive white powder, which is also very hygroscopic, can also be deposited when they are flushed onto the filter material by the gas flow. The accumulation of the decomposition products prevents the insulating and extinguishing properties of the SF _g gas from deteriorating, thereby increasing the performance of the circuit breaker. In addition, the unpleasant smell and damage to the health of the operating personnel during revision work is greatly reduced.

Durch das Filter wird nicht nur das verschmutzte SF,-Gas gereinigt. Wie in der Fig.2 dargestellt ist, befindet sich jeder Pol 7, 8 und 9 innerhalb einer in der Zeichnung oval dargestellten Kapselung aus Stützflächen und Lochmaterial von Filter und Zusatzfiltern; besonderen Wert erhält diese Anordnung dadurch, daß Filter, Abstützbleche und Zusatzfilter eine rein strömungsmäßige Abschirmung zwischen den Auspufföffnungen der Schaltkammern 7,8,9 bilden, so daß bei einer Leistungsschaltung durch den Heißgas- bzw. Plasmaausstoß der Schaltkaxnmern keine Überbrückung zweier- oder aller drei Phasen erfolgen kann.The filter not only cleans the contaminated SF, gas. As shown in Figure 2, each pole 7, 8 and 9 is located within an oval in the drawing Encapsulation of support surfaces and perforated material for filters and additional filters; This arrangement receives special value from the fact that Filters, support plates and additional filters provide a purely flow shield between the exhaust openings of the switching chambers 7,8,9 form, so that in a power circuit through the Hot gas or plasma emission from the switch controller no bridging of two or all three phases can take place.

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Claims (7)

25572952557295 Mp.Nr. 693/75Mp No. 693/75 PatentansprücheClaims !./Dreiphasig gekapselter, SF_fi-Gas isolierter Leistungsschalter für Mittel- und Hochspannung, wobei die einzelnen Pole jeweils an den Ecken eines Dreiecks liegen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des durch die drei Pole gebildeten Dreiecks parallel zu der Schalterachse ein Filter zur Äusfilterung der bei einer Schalthandlung entstehenden Zersetzungsprodukte angeordnet ist.! ./ Three-phase encapsulated, SF _fi gas insulated circuit breaker for medium and high voltage, the individual poles each lying at the corners of a triangle, characterized in that a filter for filtering out parallel to the switch axis within the triangle formed by the three poles the decomposition products that arise during a switching operation are arranged. 2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter dreieckig mit nach innen gewölbten Seitenflächen ausgebildet ist, und daß die Ecken mittels Abstützflächen bis hin zur Innenwand der Kapselung verlängert sind.2. Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the filter is triangular with inwardly curved side surfaces is formed, and that the corners are extended by means of support surfaces up to the inner wall of the enclosure. 3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Abstützflächen im Bereich der Kapselung weitere Filter vorgesehen sind.3. Circuit breaker according to claim 2, characterized in that on both sides of the support surfaces in the region of the encapsulation further filters are provided. 4. Leistungsschalter nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß durch Filter, Abstützflächen, Zusatzfilter und Außenkapselung annähernd eine Ellipse gebildet wird, deren große und kleine Halbachse ein Verhältnis zwischen 1 und 2 aufweisen und in welcher sich die Schaltkammer befindet. 4. Circuit breaker according to Claims 1 to 3, characterized in that that almost an ellipse is formed by filters, support surfaces, additional filters and external encapsulation, whose large and small semi-axes have a ratio between 1 and 2 and in which the switching chamber is located. 5. Leistungsschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche5. Circuit breaker according to one or more of the claims 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen jedes Filters aus Lochmaterial bestehen, in dessen Inneren ein an sich bekanntes Filtermaterial, beispielsweise AI2 O3 eingesetzt ist.1 to 4, characterized in that the side surfaces each Filters consist of perforated material, in the interior of which a filter material known per se, for example Al2 O3, is used is. 709826/009$709826 / $ 009 6. Leistungsschalter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Seitenflächen jedes Filters und die Äbstützflachen ausschließlich metallische oder ausschließlich isolierende Werkstoffe verwendet werden.6. Circuit breaker according to claims 1 to 5, characterized in that exclusively metallic or exclusively insulating materials are used for the side surfaces of each filter and the support surfaces. 7. Leistungsschalter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aüspufföffnungen der Schaltkammern im Bereich des Filters und der Stützflächen liegen, so daß durch Heißgas- und Plasmaausstoß keine thermische überbrückung, d.h. ein Überschlag zwischen den einzelnen Phasen auftreten kann.7. Circuit breaker according to claims 1 to 4, characterized in that that the Aüspufföffnungen the switching chambers lie in the area of the filter and the support surfaces, so that no thermal bridging by hot gas and plasma emission, i.e. a flashover between the individual phases can occur. 709826/0098709826/0098