DE2750763A1 - ELECTRIC HIGH VOLTAGE SWITCH - Google Patents
ELECTRIC HIGH VOLTAGE SWITCHInfo
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Description
Ke/dh CEM 175/Ke / dh CEM 175 /
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland)
Elektrischer HochspannungsschalterHigh voltage electrical switch
Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsschalter,insbesondere einen Gasschalter mit Eigenlöschung des Lichtbogens, wobei in einem dichten Gehäuse aus Isoliermaterial, welches eine mit Isoliergas gefüllte Löschkammer bildet, ein festes und ein bewegliches Schaltstück angeordnet sind sowie eine feststehende Ringelektrode, welche das feststehende Schaltstück umgibt und mit ihm über eine Spule verbunden ist.The invention relates to a high voltage switch, in particular a gas switch with self-extinguishing of the arc, in a tight housing made of insulating material, which forms an extinguishing chamber filled with insulating gas, a fixed and a movable contact piece are arranged as well as a Fixed ring electrode, which surrounds the fixed contact piece and is connected to it via a coil.
Es sind elektrische Schalter, insbesondere Gasschalter mit Eigenlöschung des Lichtbogens bekannt, bei denen der Wärmeinhalt des Lichtbogens zur lokalen Druckerhöhung in der Löschkammer benutzt wird, wodurch der Löschvorgang gefördert wird. In der Regel geschieht die Löschung über das Innere des hohl ausgebildeten beweglichen Schaltstückes. Bei einem solchen System muss das bewegliche Schaltstück in das feststehende Schaltstück einschiebbar sein, was einen relativ grossen Hub des beweglichen Schaltstückes und somit eine Verlängerung des Druckraumes bedingt.There are known electrical switches, in particular gas switches with self-extinguishing of the arc, in which the heat content of the arc is used to increase the pressure locally in the arcing chamber, which promotes the extinguishing process will. As a rule, the deletion takes place via the interior of the hollow movable contact piece. In such a system, the movable contact piece must be able to be pushed into the fixed contact piece, what causes a relatively large stroke of the movable contact piece and thus an extension of the pressure chamber.
Derartige Apparate sind aus dem deutschen Patent Nr. 1 07^ und aus der französischen Patentanmeldung 75 25172, veröffentlicht unter der Nummer 2 282 711 bekannt.Such devices are from German Patent No. 1 07 ^ and from French patent application 75 25172 published under number 2,282,711.
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CEM 475/CEM 475 /
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter zu schaffen, bei welchem die Kontakte flach und damit weniger anfällig gegen Erosion durch den Lichtbogen sind und bei welchem eine extrem wirkungsvolle Lichtbogen-Löschung stattfindet.The present invention has for its object to provide an electrical switch in which the contacts are flat and therefore less susceptible to erosion from the arc and in which an extremely effective one Arc extinction takes place.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das bewegliche Schaltstück pilzförmig geformt ist, dass der ihm zugeordnete Schaft von einem isolierenden Teil umgeben ist, welches mit einem Ringdeflektor, der mit dem Gehäuse formschlüssig ist, derart kooperiert, dass der Durchströmquerschnitt für das durch den Lichtbogen erhitzte und komprimierte Gas zwischen den Teilen in Funktion des Oeffnungsgrades des beweglichen Schaltstückes so variiert, dass eine progressive Drucksteigerung des Gases mit anschliessender Löschung des Lichtbogens erzielbar ist.According to the invention this is achieved in that the movable Switching piece is mushroom-shaped so that the shaft assigned to it is surrounded by an insulating part, which with a ring deflector that is form-fitting with the housing is cooperated in such a way that the flow cross-section for the heated and compressed by the arc Gas varies between the parts as a function of the degree of opening of the movable contact piece so that a progressive pressure increase of the gas with subsequent extinguishing of the arc can be achieved.
Gemäss einer ersten, möglichen Ausführungsform kann das isolierende Gehäuse an seiner Innenseite an der Stelle, wo sich der Lichtbogen entwickelt, mit Ringen zur Lichtbogenkühlung und Gasdrosselung entsprechend der Abwärtsbewegung des pilzförmigen beweglichen Schaltstückes versehen sein, wobei der Aussendurchmesser des Aufsatzes vom beweglichen Schaltstück nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Kühlringe, und dadurch eine Drucksteigerung des Löschgases und eine progressive Steigerung des Kammervolumens möglich ist.According to a first possible embodiment that can insulating housing on its inside at the point where the arc develops, with rings for arc cooling and provided gas throttling corresponding to the downward movement of the mushroom-shaped movable contact piece be, the outer diameter of the attachment of the movable contact piece is only slightly smaller than the inner diameter of the cooling rings, and thereby an increase in the pressure of the extinguishing gas and a progressive increase the chamber volume is possible.
Gemäss einer zweiten, möglichen Ausführungsform kann eine bewegliche, scheibenförmige Zwischenelektrode zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Schaltstück derart angeordnet sein, dass sie sowohl mit ihnen als auch mit der Ringelektrode, die mit der Spule zusammengeschaltet ist, in Kontakt ist, falls das bewegliche Schaltstück in geschlossener Stellung ist. Gleichzeitig mit dem beweglichenAccording to a second possible embodiment, a movable, disk-shaped intermediate electrode can be positioned between the fixed and the movable contact piece be arranged in such a way that they are both with them and with the Ring electrode, which is interconnected with the coil, is in contact if the movable contact piece is closed Position is. Simultaneously with the moving one
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Schaltstiick kann sich diese Zwischenelektrode unter der Einwirkung eines federbelasteten, isolierenden Teiles über einen begrenzten Hub axial derart bewegen, dass zwischen ihr und der feststehenden Ringelektrode ein primärer Lichtbogen entsteht, der unter der Wirkung des von der Spule erzeugten magnetischen Feldes nach aussen abgedrängt wird, dabei rotiert und sich an einen ersten, gelochten Ring anhängl, der Teil eines mit dem Isoliergehäuse formschlüssigen, doppelten Metallkranzes ist. Dadurch kann der Druck des Löschgases erhöht werden und anschliessend der sekundäre Lichtbogen, der sich zwischen dem pilzförmigen beweglichen Schaltstück und einem zweiten Ring des doppelten Kranzes bildet, ausgeblasen werden.This intermediate electrode can become switched under the action a spring-loaded, insulating part move axially over a limited stroke in such a way that between her and The fixed ring electrode creates a primary arc, which is generated under the action of the coil Magnetic field is pushed outwards, rotating and attaching to a first, perforated ring, the Is part of a form-fitting, double metal ring with the insulating housing. This can increase the pressure of the extinguishing gas and then the secondary arc, which is between the mushroom-shaped moving contact piece and a second ring of the double ring forms, can be blown out.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Löschkammer im Vertikalschnitt, links das bewegliche Schaltstück in geschlossener, rechts in offener StellungFig. 1 shows a quenching chamber in vertical section, left the movable contact in closed, right in open position
Fig. 2 eine Abwandlung der Anordnung gemäss Fig. 1.FIG. 2 shows a modification of the arrangement according to FIG. 1.
Das Gehäuse 1 der in Fig. 1 dargestellten Löschkammer ist aus Isoliermaterial ausgeführt. Es ist mit einem Isoliergas wie beispielsweise SFg gefüllt. Das feststehende Schaltstück der Löschkammer ist eine längliche, axial angeordnete Elektrode 2, die am unteren Ende durch ein Kontaktstück 2a aus geeignetem Material abschliesst, wobei das Material erosionsbeständig gegenüber dem Lichtbogen ist.The housing 1 of the arcing chamber shown in FIG. 1 is made of insulating material. It is with an insulating gas such as SFg filled. The fixed contact of the arcing chamber is an elongated, axially arranged one Electrode 2, which terminates at the lower end by a contact piece 2a made of a suitable material, the material is erosion resistant to the electric arc.
Eine Ringelektrode 3 ist von der Elektrode 2 durch eine Hülse 4 isoliert, jedoch über eine Spule 5 und eine leitendeA ring electrode 3 is insulated from the electrode 2 by a sleeve 4, but via a coil 5 and a conductive one
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Scheibe 6 elektrisch mit ihr verbunden.Disk 6 electrically connected to it.
Ein isolierendes Gehäuse 7, welches aus montagetechnischen Gründen im gezeigten Fall vom Gehäuse 1 getrennt ist, jedoch ohne weiteres mit demselben ein Teil bilden könnte, ist mit Ringen 8 versehen, die axial voneinander durch isolierende Abstandstücke 9 getrennt sind. Die Ringe S können isolierend oder leitend sein. Ein ringförmiger Deflektor 10 mit geeigneter Formgebung ist am unteren Ende des Gehäuses 7 angeordnet.An insulating housing 7, which consists of assembly technology Reasons in the case shown is separated from the housing 1, but could easily form a part with the same, is provided with rings 8 which are axially separated from one another by insulating spacers 9. The rings S can be insulating or conductive. An annular deflector 10 of suitable shape is at the lower end of the housing 7 arranged.
Das bewegliche Schaltstück der Löschkammer besteht aus einer pilzförmigen Elektrode 11, die einen Aufsatz 11a mit einem Kontaktstück lib trägt. Das Kontaktstück ist aus einem Material gefertigt, welches erosionsbeständig gegenüber dem Lichtbogen ist. Der Aussendurchmesser des Aufsatzes 11a entspricht annähernd dem Innendurchmesser der Ringe 8. Der Schaft lic der Elektrode 11 ist mit einer isolierenden Hülse 12 von geeigneter Form umgeben, welche derart mit dem Deflektor 10 kooperiert, dass im Anfangsteil des Oeffnungshubes des beweglichen Schaltstückes 11 der Durchströmquerschnitt für die Gase zwischen den Teilen 10 und 12 so klein wie möglich ist, und dass gegen Hubende zu der Durchströmquerschnitt zunehmend grosser wird, so dass das Gas sich schlagartig entspannen und den Lichtbogen löschen kann. Unterhalb des Teiles 10 befindet sich der EntspannungsraumThe movable contact of the arcing chamber consists of a mushroom-shaped electrode 11, which has an attachment 11a with a Contact piece lib carries. The contact piece is made of a material that is resistant to erosion Arc is. The outside diameter of the attachment 11a corresponds approximately the inner diameter of the rings 8. The shaft lic of the electrode 11 is covered with an insulating sleeve 12 surrounded by a suitable shape, which cooperates with the deflector 10 in such a way that in the initial part of the opening stroke of the movable contact piece 11, the flow cross-section for the gases between the parts 10 and 12 as small as is possible, and that towards the end of the stroke the flow cross-section becomes increasingly larger, so that the gas suddenly moves relax and extinguish the arc. Below part 10 is the relaxation room
25^,Die Funktionsweise der beschriebenen Löschkammer ist folgende;
Im linken Teil der Fig. 1 ist das bewegliche Schaltstück in geschlossener, im rechten Teil in offener Stellung dargestellt.
Wird das bewegliche Schaltstück 11 mit Hilfe eines hierzu geeigneten, nicht dargestellten Stellmechanismus, welcher
bekannt sein kann, geöffnet, so wird zunächst ein Lichtbogen zwischen den Teilen 2a und 11b, dann zwischen der
Ringelektrode 3 und dem Aufsatz 11a eingeleitet. In diesem25 ^, The functioning of the extinguishing chamber described is as follows; In the left part of FIG. 1, the movable contact piece is shown in the closed position, and in the right part in the open position.
If the movable contact element 11 is opened with the aid of a suitable adjusting mechanism, not shown, which may be known, an arc is first initiated between the parts 2a and 11b, then between the ring electrode 3 and the attachment 11a. In this
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Augenblick wird der Lichtbogen unter dem Einfluss des von der Spule 5 erzeugten magnetischen Feldes an den Aussenrand der Ringelektrode 3 und des Aufsatzes 11a abgelenkt und rotiert gleichzeitig in dem von denselben Teilen gebildeten Zwischenraum. Dadurch, dass die beiden Teile 10 und 12 nur einen engen Durchlass für das Gas bilden, steigt der Druck in der Kammer. In dem Masse, wie das bewegliche Schaltstück 11 öffnet, streckt sich der Lichtbogen und kühlt sich an den von den Ringen 8 und dem Aussenrand des Aufsatzes 11a gebildeten Blenden ab.Momentarily the arc is under the influence of the magnetic field generated by the coil 5 to the outer edge the ring electrode 3 and the attachment 11a deflected and rotates at the same time in the one formed by the same parts Space. Because the two parts 10 and 12 only form a narrow passage for the gas, the pressure increases in the chamber. As the moving contact element 11 opens, the arc stretches and cools down on the from the rings 8 and the outer edge of the attachment 11a formed diaphragms.
Der rechte Teil der Fig. 1 zeigt, dass bei Hubende der Lichtbogen dadurch gelöscht wird, dass durch den nunmehr von den Teilen 10 und 12 gebildeten Kanal grösseren Querschnittes das Gas mit grosser Geschwindigkeit in den Entspannungsraum 13 expandieren kann.The right part of FIG. 1 shows that at the end of the stroke the arc is extinguished by the fact that the now from the Divide 10 and 12 formed channel of larger cross-section the gas at high speed in the expansion space 13 can expand.
In Fig. 2 ist ebenfalls die Löschkammer gemäss einer zweiten Ausführungsform dargestellt, links in geschlossener, rechts in offener Stellung.In Fig. 2 is also the quenching chamber according to a second Embodiment shown, on the left in the closed position, on the right in the open position.
Ebenso wie bei jenem gemäss Fig. 1 enthält das isolierende Gehäuse 1 ein Isoliergas. Das feststehende Schaltstück ist eine längliche, axial angeordnete Elektrode 2, die am unteren Ende mit einem zylindrischen Teil abschliesst, in dem sich eine Bohrung 2d mit einem darin gleitenden isolierenden Teil Ii befindet. Am unteren Ende dieses Teiles 14 ist eine Scheibe 15 angeordnet. Die Verbindung zwischen dieser und der Elektrode 2 geschieht über die Kontaktfläche 2c. Die Scheibe 15 hat annähernd gleichen Durchmesser wie die Ringelektrode 3 und der Aufsatz 11a des beweglichen Schaltstückes 11. Die Ringelektrode 3 ist von der Elektrode 2 durch die Hülse 4 isoliert, jedoch über die Spule 5 und die leitende Scheibe 6 elektrisch mit ihr verbunden. DasAs with that according to FIG. 1, the insulating housing 1 contains an insulating gas. The fixed contact is an elongated, axially arranged electrode 2, which terminates at the lower end with a cylindrical part, in which is a bore 2d with an insulating part Ii sliding therein. At the bottom of this part 14 a disk 15 is arranged. The connection between this and the electrode 2 takes place via the contact surface 2c. The disk 15 has approximately the same diameter as the ring electrode 3 and the attachment 11a of the movable Switching piece 11. The ring electrode 3 is isolated from the electrode 2 by the sleeve 4, but via the coil 5 and the conductive disk 6 is electrically connected to it. That
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isolierende Teil 14 kann sich da^'c einer Feder l6 gleichzeitig mit der Scheibe 15 axial über einen bestimmten Hub bewegen, der geringer ist als der Hub des beweglichen Schaltstückes 11, falls letzteres - gleicher Konstitution wie das bewegliche Schaltstück gemäss Fig. 1 und ebenfalls mit einer isolierenden Hülse 12 versehen - sich im Oeffnungssinne bewegt .insulating part 14 can be da ^ 'c a spring l6 at the same time move axially with the disc 15 over a certain stroke, which is less than the stroke of the movable contact piece 11, if the latter - same constitution as that movable contact according to FIG. 1 and also provided with an insulating sleeve 12 - moves in the opening sense .
Das Gehäuse 1 ist an seiner Innenseite mit einem leitenden, doppelten Kranz 17 versehen, welcher zwei Ringe 17a und 17b aufweist. Die Ringe erstrecken sich ins Innere der Löschkammer und ihr Innendurchmesser entspricht annähernd dem Aussendurchmesser des Aufsatzes 11a des pilzförmigen beweglichen Schaltstückes 11 und der Scheibe 15. Der Ring 17a ist mit Durchgangsöffnungen 18 für das Löschgas versehen.The housing 1 is provided on its inside with a conductive, double rim 17, which has two rings 17a and 17b having. The rings extend into the interior of the arcing chamber and their inner diameter corresponds approximately to that Outside diameter of the attachment 11a of the mushroom-shaped movable contact piece 11 and the disc 15. The ring 17a is provided with passage openings 18 for the extinguishing gas.
Ein isolierender Deflektor 10 von geeigneter Form ist im Inneren des Gehäuses 1 angeordnet und unterteilt die Löschkammer in einen Verdichtungsraum und einen Entspannungsraum.An insulating deflector 10 of suitable shape is arranged inside the housing 1 and divides the arcing chamber into a compression space and a relaxation space.
Die Funktionsweise der in Fig. 2 gezeigten Löschkammer ist folgende:The function of the arcing chamber shown in Fig. 2 is as follows:
Bei Oeffnungsbeginn des beweglichen Schaltstückes 11 wird die Scheibe 15 von der Fläche 2c des feststehenden Schaltstückes 2 getrennt, bleibt jedoch in Kontakt mit dem Aufsatz 11a des beweglichen Schaltstückes 11. Ein erster Lichtbogen entsteht zwischen der Scheibe 15 und der Kontaktfläche 2c, dann zwischen der Scheibe 15 und der Ringelektrode 3.At the beginning of the opening of the movable contact piece 11 is the disc 15 is separated from the surface 2c of the stationary contact piece 2, but remains in contact with the attachment 11a of the movable contact piece 11. A first arc occurs between the disk 15 and the contact surface 2c, then between the disk 15 and the ring electrode 3.
Unter dem Einfluss des von der Spule 5 erzeugten magnetischen Feldes wird der Lichtbogen an den Rand des Aufsatzes 11a abgedrängt und hängt sich zwischen der Ringelektrode 3 und dem Ring 17a an. Der Druck im Verdichtungsraum kann nunmehr ansteigen, da dieser, abgesehen vom Radialspiel, durch das Teil 10 einerseits und durch die Teile 11a und 12 anderer-Under the influence of the magnetic field generated by the coil 5, the arc is pushed to the edge of the attachment 11a and is attached between the ring electrode 3 and the ring 17a. The pressure in the compression chamber can now rise, since this, apart from the radial play, is caused by part 10 on the one hand and by parts 11a and 12 on the other.
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seits verschlossen ist.is closed on the side.
Wenn die Scheibe 15 an ihrem Hubende angelangt ist, trennt sich das bewegliche Schaltstück 11 von ihr und ein zweiter Lichtbogen entsteht zwischen dem Aufsatz 11a und dem zweiten Ring 17a des leitenden Kranzes 17. Der Kanal zwischen den Teilen 10 und 12 wird anschliessend frei und das Gas entspannt sich mit grosser Geschwindigkeit über die Oeffnungen 18 und diesen Kanal, wodurch zunächst der sekundäre Lichtbogen und dann der primäre Lichtbogen gelöscht werden.When the disc 15 has reached its end of stroke, separates the movable contact piece 11 from her and a second arc arises between the attachment 11a and the second Ring 17a of the conductive ring 17. The channel between the parts 10 and 12 is then free and the gas is expanded with great speed over the openings 18 and this channel, whereby initially the secondary arc and then the primary arc will be extinguished.
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