DE2801979A1

DE2801979A1 - Trennschalter mit selbstbeblasung

Info

Publication number: DE2801979A1
Application number: DE19782801979
Authority: DE
Inventors: Jacques Hennebert
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1977-01-18
Filing date: 1978-01-18
Publication date: 1978-07-20
Also published as: CH618811A5; IT1091531B; FR2377695A1; BE862937A; FR2377695B1

Description

Trennschalter mit Selbstbeblasung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennschalter mit Selbstbeblasung, bestehend aus einem Paar achsengleich angeordneter rohrförmiger Kontakte, die beim öffnen des Trennschalters unter Ziehen eines Lichtbogens zwischen den sich öffnenden Kontakten durch axiale Verschiebung in eine Stellung gelangen, in der der Lichtbogen gelöscht ist, aus einer wenigstens einen der Kontakte achsengleich umgebenden sowie einen eingeschnürten Trennkragen aufweisenden Blasdüse, die mit dem äußeren Bereich des den Kragen durchquerenden sowie den Kragen in Schließstellung des Trennschalters nahezu in seiner Gesamtheit verschließenden Kontaktes in Verbindung steht, ferner aus einer Einrichtung zum Verdichten eines Blas-Gases, die während des Öffnungsvorganges in Tätigkeit ist, um das Blas-Gas durch die Blaseinrichtung sowie die voneinander entfernten Kontakte zu fördern, wobei das Blas-Gas durch diese Kontakte strömt.

Durch die FR-PS 2 064 649 ist bereits ein Trennschalter der vorbeschriebenen Gattung bekannt, bei dem vom Zeitpunkt des Trennens der Kontakte an eine starke Beblasung des Lichtbogens sowie ein rasches Löschen desselben erfolgt. Das

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Höchstmaß an Beblasung wird von dem Zeitpunkt an erreicht, an dem der den Kragen in Schließstellung durchsetzende Kontakt diesen verläßt. Dieses Höchstmaß wird während der vollständigen Öffnungsbewegung und dem Erreichen der Stellung beibehalten, in der die Kontakte eine hinreichende Entfernung voneinander haben, so daß der Lichtbogen erlöscht„ Die sehr starke Beblasung führt in bestimmten Fällen zu einem echten Abreißen des Lichtbogens mit Bildung von Überspannungen und es verursacht der überdruck in der Löschkammer nach dem Abschalten großer Fehlerströme ein Zurückströmen des Gases durch den wichtigen Abströmbereich, was das rechtzeitige zur Verfügungstehen und damit Beblasen des Lichtbogens mit frischem Gas verzögert.

Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, die bekannten Selbstbeblasungs-Trennschalter insbesondere in Richtung einer mit einfachen Mitteln bewirkten modulierten Beblasung weiterzuentwickeln. Die Lösung besteht bei einem Trennschalter der eingangs beschriebenen Art darin, daß ein die Kontakte umgebender Schild aus einem isolierenden Baustoff mit das Strömen des Blas-Gases begrenzenden öffnungen eingebaut ist, und daß der vom Blas-Gas beim Durchströmen des Schildes in Richtung der sich öffnenden Kontakte durchströmte Bereich (z.B. Fläche der Schlitze) während des sich voneinander Entfernens der Kontakte derart vergrößerbar gestaltet ist, daß der Durchströmbereich in der dem Lichtbogenverlöschen entsprechenden Stellung der Kontakte am Größten ist.

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Durch die erfinderischen Maßnahmen und Mittel wird u.a. der Vorteil erzielt, daß der Höchstwert der Beblasung erst mit dem Ende der Öffnungsbewegung erreicht wird, wobei dann die Kontakte in einer für das Löschen des Lichtbogens besonders vorteilhaften Stellung sich befinden. Diese modulierte Beblasung erlaubt zudem einen besonders wirtschaftlichen Einsatz des verdichteten Gases und damit eine Verringerung der Kapazität der Blaseinrichtung sowie der Energie für das Schalten des Trennschalters.

Die Veränderung des lichten Querschnitts für den Durchtritt des Blas-Gases erfolgt in vorteilhafter Weise durch den Kontakt selbst, der während seiner Verschiebung einen zunehmend größeren Durchlaß freigibt. Hierzu umgibt der hülsenförmige Schild die Kontakte in Schließstellung mit geringem Spiel, wobei die Durchlässe längs der Erzeugenden der Hülse sich erstrecken bzw. abgestuft angeordnet sind. Diese Durchlässe können dazu herangezogen sein, um Strahlen zu führen bzw. zu richten, die insbesondere eine Verwirbelung bewirken, die wiederum die Kühlung der Lichtbogen-Zone begünstigt. Die Verteilung der Durchlässe erlaubt eine entsprechende lineare oder auch nicht lineare Veränderlichkeit des Beblasungsgrades in Abhängigkeit vom jeweiligen gegenseitigen Kontakt-Abstand. Die Längserstreckung der isolierenden Hülse entspricht genau dem (größten) Kontakt-Abstand. Beim größten Abstand, also in Offen-Stellung, ragen die Kontakte noch in

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die Enden der Hülse. Es ist jedoch auch möglich, noch einen zusätzlichen Kontakt-Weg derart vorzusehen, daß einer der Kontakte die Hülse verläßt, was die galvanische Trennung noch sicherer macht.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Hülse der Blaseinrichtung zugeordnet oder mit dieser einstückig ausgeformt, wobei die Blaseinrichtung mit einem der Kontakte, insbesondere mit dem beweglichen Kontakt kraftschlüssig verbunden ist, der auch die Verdichtungseinrichtung für das Blas-Gas betätigt,

Weitere Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung sowie durch diesen erzielte Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der schematischen Zeichnung hervor; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Mittellängsschnitt durch die wesentlichen Teile des Trennschalters in Schließstellung,

Fig. 2 den Trennschalter gemäß Fig. 1, jedoch in Offen-Steilung,

Fig. 3 eine bevorzugte Ausgestaltung der hülsenartigen Blasdüse als lotrechter Mittellängsschnitt in größerem Maßstab und

Fig. 4 die Blasdüse gemäß Fig. 3 in der Ebene IV-IV geschnitten.

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Das aus der Zeichnung ersichtliche Gehäuse 1O hat Zylinderform und ist gasdicht in Hinblick auf seine Füllung mit einem Gas hoher elektrischer Durchschlagsfestigkeit ausgebildet. Als Füllung dient insbesondere Schwefelhexafluor (SF_fi), das unter geringem Druck steht, Achsengleich mit dem zylindrischen Behälter befinden sich in diesem ein fest eingebauter Rohr-Kontakt 12 und ein verschiebbarer Rohr-Kontakt 14, der sich in einer Schaltstange 16 fortsetzt. Diese wird in Dichtmitteln durch den Boden 18 hindurchgeführt, mit dem der Behälter 10 unten verschlossen ist. In Schließstellung des Trennschalters stehen die aufeinander ausgerichteten Kontakte 12,14 in gegenseitiger Stirnberührung und sind mit geringem Spiel von einer zylinderförmigen Hülse aus einem gegen Lichtbogeneinwirkung beständigen Baustoff, insbesondere Polytetrafluoräthylen umgeben.

Ein Kolbenraum 22 wird von einer Zwischenwand 24 und einem beweglichen Kolben 26 begrenzt, der mit dem verschiebbaren Kontakt 14 fest verbunden ist. Das durch Verschieben des Kolbens 26 verdichtete Gas gelangt aus dem Kolbenraum 22 durch Durchlässe 28 im Kolben 26 in eine von diesem getragene Blaseinrichtung 30. Die mit den Kontakten 12,14 achsengleiche Blaseinrichtung 30 weist einen Kragen 32 auf, der mit geringem Spiel den festen Kontakt 12 umgibt. In Schließstellung des Trennschalters durchsetzt der feste Kontakt den genannten Kragen. Die Hülse 20 ist einen Endes mit dem

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Kragen 32 verbunden, von dem sie geführt wird; das andere Ende der Hülse fügt sich derart über das Ende 34 des beweglichen Kontaktes 14, daß der Zwischenraum zwischen dem Kragen 32 und dem beweglichen Kontakt 14 überbrückt wird. Nahezu über die ganze Höhe s_towie gleichmäßig über den Umfang verteilt erstrecken sich entsprechend den Erzeugenden der Hülse 20 Schlitze 36. Diese Schlitze bilden die einzigen Durchlässe für das vom Kolben 26 verdichtete Gas in Richtung zum Trennbereich (der Kontakte) hin. In Schließstellung des Trennschalters sind sie durch den in die Hülse 20 eingedrungenen festen Kontakt 12 verschlossen» Der bewegliche Kontakt 14, der Kolben 26, die Blaseinrichtung 30 sowie die Hülse 20 bilden die beweglichen Teile des Trennschalters, die sich gemeinsam bewegen, als ob sie ein einstückiges Bauteil bilden würden. Um der leichteren überschaubarkeit sowohl der Zeichnung als auch der Beschreibung willen sind weder gezeichnet noch beschrieben die elektrischen Anschlüsse an den Kontakten 12,14 und die Einrichtung zum Vorverdichten, die als halb-feste Verbindung mit dem Kontakt oder in Art einer Nachfolger-Koppelung zum Schaltgestänge ausgeführt sein kann. Durchlässe 38,40 stellen die Verbindung zwischen den Innenräumen der Rohr-Kontakte 12,14 und den Innenräumen im Gehäuse 10 her.

Der Trennschalter arbeitet folgendermaßen: Das öffnen des Trennschalters wird durch Verschieben der Schaltstange 16

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nach unten (siehe Fig. 1) bewirkt. Die Schaltstange nimmt den Kolben 26, die Blaseinrichtung 30, die Hülse 20 sowie den beweglichen Kontakt 14 mit, der sich dadurch vom festen Kontakt 12 wegbewegt. Der zwischen den sich öffnenden Kontakten 12,14 gezogene Lichtbogen erstreckt sich im inneren der Hülse 20 und wird von dem im Kolbenraum 22 verdichteten Gas beblasen. Dieses verdichtete Gas strömt durch die Blaseinrichtung 30 und die Schlitze 36 und wird durch die Rohr-Kontakte 12,14 weitergeleitet. Zu Beginn des öffnens werden lediglich die unteren Bereiche der Schlitze 36 freigegeben, so daß die Blaswirkung durch diese Beschränkung des Gas-Durchlasses begrenzt ist„ Mit dem Fortsetzen des Zurückziehens der Hülse 20 von dem Kontakt 12 steigert sich die Blaswirkung und erreicht ihren Höchstwert in der "Löschstellung¹¹ des Lichtbogens, die in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser gezeichneten Stellung bleibt zwar das Ende 34 des Kontaktes 12 noch von der Hülse 20 umhüllt, aber es ist offensichtlich, daß durch eine begrenzte zusätzliche Bewegung eine Unterbrechung der leitenden Verbindung (separation galvanique) erreichbar ist.

Der Durchströmbereich für das Blas-Gas nimmt entsprechend der Öffnungs-Strecke linear zu. Die Blaswirkung kann aber unschwer einem anderen Gesetz folgen, in dem man beispielsweise Schlitze mit zunehmender oder abnehmender Weite an-

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wendet, oder aber auch durch Anbringen zusätzlicher Schlitze bzw. Auslässe. Die Gasdurchlässe können mit gleicher Wirkung durch einfache Bohrungen gleichen oder unterschiedlichen Querschnittes gebildet sein bzw. solche aufweisen, die zudem gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang und/oder die Höhe der Hülse verteilt sein können. Die Schlitze bzw. Bohrungen können radial sowie senkrecht in bezug auf die Achse der Hülse ausgerichtet sein, so daß die Beblasung zentripetal erfolgt. Um eine tangentiale Komponente (wie weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wird) und damit einen den thermischen Ausgleich erleichternden Wirbel zu bewirken, können die Schlitze bzw. Bohrungen auch schief gerichtet sein. Ferner können die Bohrungen mit einer axialen Komponente schief geneigt sein, um die Strahlen des Beblasungsgases axial auszurichten.

Nach dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hülse 20 und die Blaseinrichtung in beliebiger Weise fest miteinander verbunden. Offensichtlich kann aber die Hülse mit der Blaseinrichtung ein einziges Bauteil bilden, wie dies in den Fig. 3 und 4 beispielsweise dargestellt wurde. Hier weist die Blaseinrichtung 42 einen von unten bis zum Kragen 32 sich verengenden Bereich 44 auf, wobei der Kragen 32 als sich erweiternder Bereich ausgebildet ist. Unterhalb bzw. in Strömungsrichtung vor dem Kragen 32 befindet sich im sich verengenden Bereich 44 über eine Höhe,

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die der Hülse 20 nach Fig. 1 entspricht, eine kegeistumpfförmige Auskragung 46, innerhalb deren als begrenzende Durchlässe für das Beblasungsgas Schlitze (bzw. Durchlässe) 36 angebracht sind. Die innere Begrenzung der Auskragung 46 bestimmt einen zylinderförmigen Raum 48, dessen Querschnitt demjenigen des Kragens 32 entspricht, und der in sich den festen Kontakt 12 aufnehmen kann. Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispielses ist gleich der beim erstbeschriebenen Beispiel. Zu bemerken ist, daß die Schlitze 36 gegenüber der Achse des Trennschalters verschwenkt angeordnet sind, um eine Turbulenz zu bewirken.

Im Rahmen vorbeschriebener Erfindung liegen gleichwertige Ausgestaltungen, insbesondere solche, bei denen ein Schirm dem festen oder dem beweglichen Kontakt zugeordnet ist und nicht mit der Blasdüse eine Einheit bildet.

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Claims

Merlin Gerin, Grenoble (Frankreich)

Patentansprüche

( 1.^Trennschalter mit Selbstbeblasung, bestehend aus einem Paar achsengleich angeordneter rohrförmiger Kontakte, die beim öffnen des Trennschalters unter Ziehen eines Lichtbogens zwischen den sich öffnenden Kontakten durch axiale Verschiebung in eine Stellung gelangen, in der der Lichtbogen gelöscht ist, aus einer wenigstens einen der Kontakte achsengleich umgebenden sowie einen eingeschnürten Trennkragen aufweisenden Blasdüse, die mit dem äußeren Bereich des den Kragen durchquerenden sowie den Kragen in Schließstellung des Trennschalters nahezu in seiner Gesamtheit verschließenden Kontaktes in Verbindung steht, ferner aus einer Einrichtung zum Verdichten eines Blas-Gases, die während des Öffnungsvorganges in Tätigkeit ist, um das Blas-Gas durch die Blaseinrichtung sowie die voneinander entfernten Kontakte zu fördern, wobei das Blas-Gas durch diese Kontakte strömt, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Kontakte (12,14) umgebender Schild (z.B. 20,46) aus einem isolierenden Baustoff mit das Strömen des Blas-Gases begrenzenden Öffnungen (36) eingebaut ist, und daß der vom Blas-Gas beim Durchströmen des

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Schildes in Richtung der sich öffnenden Kontakte (12,14) durchströmte Bereich (z.B. Fläche der Schlitze 36) während des sich von-einander Entfernens der Kontakte derart vergrößerbar gestaltet ist, daß der Durchströmbereich in der dem Lichtbogenverlöschen entsprechenden Stellung der Kontakte am Größten ist.
2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schild als die Kontakte mit geringem Spiel umhüllende und eine dem Abstand der Kontakte in der Stellung des Lichtbogenverlöschens entsprechende Länge aufweisende Hülse (20) ausgebildet ist und daß diese Hülse (20) entsprechend der Öffnungsbewegung der Kontakte (12,14) zunehmend freigebbare öffnungen (z.B. Schlitze 36) aufweist.
3. Trennschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) mit dem Kragen (32) der Blaseinrichtung (30) verbunden ist, daß die Hülse (20) auf der Seite des Eintritts des Blas-Gases in die Blaseinrichtung (30) sich erstreckt und daß in Schließstellung des Trennschalters die Enden der die Hülse durchsetzenden Kontakte (12,14) gegenüber dem Bereich des Endes der Hülse sich berühren, der dem Kragen (32) gegenüberliegt.
4. Trennschalter nach einem beliebigen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenform aufwei-

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sende isolierende Schild (z.B. 20,30,42,46) mit dem Durchtritt des Blas-Gases ermöglichenden, sich entsprechend den Erzeugenden der Hülse (20,46) erstreckenden Schlitzen (36) versehen ist.
5. Trennschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (36) über die ganze Höhe der Hülse (20,46) konstant ist und daß diese Schlitze gleichmäßig über den Umfang der Hülse verteilt sind.
6. Trennschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (36) derart verändert ist, daß in Abhängigkeit von dem gegenseitigen Abstand der Enden der Kontakte (12,14) eine nicht lineare Variation des dem Durchtritt des Blas-Gases dienenden Bereiches verwirklicht ist.
7. Trennschalter nach einem beliebigen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schild (z.B. 20,30,42,46) eingearbeiteten Schlitze (36) derart gerichtet sind, daß durch das Ausströmen des Blas-Gases eine Turbulenz bewirkbar ist.
8. Trennschalter nach einem beliebigen der vorherigen Ansprüche, mit einer beweglichen durch einen Blaskolben gebildeten Einrichtung, ferner mit einer vom Blaskolben getragenen Blasdüse und mit einem beweglichen rohrförmigen Kontakt,

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dadurch gekennzeichnet daß der isolierende, mit Durchlässen (z.B. Schlitzen 36) versehene Schild (z.B. Hülse 20, Auskragung 46) sich zwischen dem Kragen (32) der Blaseinrichtung (30,42) und dem Ende (34) des beweglichen Kontaktes (14) derart erstreckt, daß eine in Richtung Löschbereich des Lichtbogens sowie Ausdehnungsbereich des Gases gerichtete Zwangsführung für das verdichtete Blas-Gas gebildet ist.
9. Trennschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Hülsenform aufweisenden isolierenden Schildes (z.B. 20,30,42,46) dem Außendurchmesser des in Schließstellung des Trennschalters die Blaseinrichtung (insbesondere Hülse 20 bzw. Auskragung 46) durchsetzenden und sich auf dem beweglichen Kontakt (14) abstützenden festen Rohr-Kontaktes (12) entspricht.
10. Trennschalter nach einem beliebigen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schild (z.B. Hülse 20, Auskragung 46) einstückig mit der Blaseinrichtung (30, 42) ausgeformt ist.

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