DE2904283A1

DE2904283A1 - Sprengsatz fuer einen starkstormschalter mit sprengausloesung

Info

Publication number: DE2904283A1
Application number: DE19792904283
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr Niemeyer; Klaus Prof Dr Ragaller
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1979-01-11
Filing date: 1979-02-05
Publication date: 1980-07-24
Also published as: CA1144375A; CH638769A5; JPS5595239A; BR8000118A; US4319527A

Description

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Sprengsatz für einen Starkstromschalter mit Sprengauslösung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sprengsatz für einen Starkstronischalter mit Spreng aus lösung, enthaltend mindestens einen elektrisch zündbaren Initialsprengstoff und einen brisanten Sprengstoff.

Zum Schutz von Starkstromleitungen gegen die bei Ueberlastung mit einem steilen Stromanstieg und insbesondere bei einem Kurzschluss auftretende dynamisch und thermische Beanspruchung muss die Leitung unterbrochen werden, bevor der Kurzschlussstrom in einer Wechselstromleitung den ersten Scheitelwert und in einer Gleichstromleitung den Endwert erreicht. Die dafür erforderlichen Abschaltzeiten sind durch die Frequenz des Wechselstroms bzw. durch die Induktivität, Kapazität und den Widerstand der Leitung bedingt und betragen gewöhnlich wenige msec. Solche raschen Abschaltzeiten sind mit mechanisch oder magnetisch ausgelösten Schaltern im Mittel- und Hochspannungsbereich praktisch nicht zu erreichen, weshalb für diesen Zweck Schalter mit Sprengauslösung entwickelt wurden.
Ein bekannter Starkstromschalter mit Sprengauslösung enthält

²^ eine rohrförmige Leiterbrücke, die zwischen zwei Anschlussstücken des Starkstromleiters eingesetzt ist. Im Hohlraum der Leiterbrücke, etwa in der Mitte zwischen den Anschlussstücken, ist eine Sprengkapsel angebracht, die zwei Leitungsdrähte zum Anschliessen einer elektrischen Zündeinrich-5 tung enthält. Damit beim Sprengen keine Teile der Leiterbrücke herumfliegen, ist diese in der Längsrichtung geschlitzt, und die von den Schlitzen begrenzten Leiterstege weisen in der Mitte eine Einkerbung oder Lötstelle auf, was zur Folge hat, dass beim Aufsprengen der Leiterbrücke die Stege rosettenförmig um das zugeordnete Anschlussstück zu-

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rückgebogen werden»

Die in der Induktivität der Starkstromleitung gespeicherte Energie bewirkt beim Sprengen der Leiterbrücke einen steilen Spannungsanstieg an den Anschlussstücken. Um zu verhindern, dass die ansteigende Spannung zwischen den aufgesprengten Enden der Leiterbrücke einen Lichtbogen zündet, ist parallel zur Leiterbrücke ein in Löschsand eingebetteter Schmelzdraht angeordnet, der so dimensioniert ist, dass der Kurzschlussstrom vollständig in ihn kommutiert. Der Schmelzdraht wird von diesem Strom anschliessend durchgeschmolzen, wobei ein Lichtbogen entsteht, der durch den umgebenden Löschsand intensiv gekühlt wird und dadurch eine hohe Spannung aufbaut und anschliessend den Strom unterbricht.

Die Durchschlagsfestigkeit zwischen den aufgesprengten Enden der Leiterbrücke ist dadurch begrenzt, dass die bei der Explosion der Sprengkapsel entstehenden Rauchschwaden wegen ihrer erhöhten Temperatur die Durchschlagsspannung des Schalterfüllgases in nicht kontrollierbarer Weise erniedrigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt darum die Aufgabe zugründe, einen Sprengsatz zu schaffen, dessen bei der Sprengung entstehende Rauchschwaden die Durchschlagsfestigkeit des Schalterfüllgases erheblich weniger erniedrigen, was erfindungsgemäss mit einem Sprengsatz erreicht wird, dessen Sprengstoff einen bei der Explosionstemperatur thermisch zersetzbaren und dabei elektronegative Gase bildenden Zusatz enthält.

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Der neue Sprengsatz ermöglicht die Sprengauslösung eines Starkstromschalters mit vergleichsweise erhöhter Durchschlagsfestigkeit, was weiter ermöglicht, an den aufgesprengten Leiterenden eine höhere Spannung zuzulassen und damit die Nennspannung der Vorrichtung zu erhöhen.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des neuen Sprengsatzes besteht der Zusatz mindestens teilweise aus kovalenten Fluorverbindungen und vorzugsweise aus Fluorkohlenstoff verbindungen, die bei der thermischen Zersetzung Fluor enthaltende Gase bilden.

Bei einer andere bevorzugten Ausführungsform besteht der Zusatz mindestens teilweise aus einer angeteigten Fluorkohlenstoff verbindung, die mit einem Bindemittel versetzt ist und die Herstellung eines Sprengsatzpresslings ohne äussere Hül-¹^ Ie ermöglicht.

Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert.

Die bisher in Starkstromschaltern der einleitend beschriebenen Art zum Sprengen der Leiterbrücke verwendeten Sprengkapseln enthalten beispielsweise 0,3 g Bleiazid als Initial-

^O sprengstoff und 0,7 g Tetranitramethylanilin (Tetril) als brisanten Sprengstoff. Bei der Explosion dieses Sprengstoffs werden Kohlenstoff, Kohlenmonoxid und -dioxid, Nitrosegase, Wasser und weitere Abbauprodukte frei gesetzt. Der nachteilige Einfluss der freigesetzten gasförmigen Anteile auf die dielektrischen Eigenschaften einer Entladungsstrecke wurde bereits beschrieben.

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Bei der Auswahl eines zum Kompensieren dieses nachteiligen Einflusses geeigneten Zusatzes war davon auszugehen, dass Fluor das am stärksten elektronegative Element ist und darum freie Elektronen . am wirkungsvollsten zu

binden und zu neutralisieren vermag und dass bekannterweise ein Zusatz von 10 " 30 Prozent Schwefelhexafluorid (SF-)

oder Kohlenstofftetrafluorid (CF.} zu Luft die Durchschlagsspannung einer Entladungsstrecke um den Faktor 1,5 bis 2 erhöht.

Fluoridverbindungen sind für den vorgesehenen Zweck wenig geeignet,, weil sie bei der Zersetzung keine elektronegativen Reste bilden. Dagegen sind praktisch alle kovalenten Fluorverbindungen brauchbar, sofern sie wenig oder keinen Wasserstoff enthalten, der bei der Zersetzung Fluorwasserstoff bilden könnte. Besonders geeignet sind alle Fluorkohlenstoff verb indungen und ganz besonders Perfluorkahlenstoffverbindungen, die den allgemeinen Formeln ^c _n ^F2n+2 ^o<^^{er C}n^F2n oder CF. entsprechen und die bei der Zersetzung elektronegative Fluorradikale bilden. Natürlich können auch Fluorpolymere verwendet werden, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, Tetrafluoräthylen-perfluorpropylen-Copolymere, Perfluoralkoxy-Copolymere, Aethylen-tetrafluoräthylen-Copolymere, Polyvinylidenfluorid oder Polyvinylfluorid.

Das nach Fluor zweitstärkste elektronegative Element ist Chlor. Es ist darum auch möglich, für den vorgesehenen Zweck entsprechende Chlorverbindungen oder Fluor-Chlorverbindungen zu verwenden, beispielsweise Polychlortrifluoräthylen oder Aethylen-chlortrifluoräthylen-Copolymer.

Obwohl die bisher beschriebenen Zusätze unter normalen Bedingungen fest sind, können natürlich auch flüssige oder gasförmige Zusätze verwendet werden, was jedoch eine flüs-

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sigkeits- bzw. gasdichte Hülse für den Sprengsatz erfordert. Unter Normalbedingungen gasförmige, bekanntlich aber leicht zu verflüssigende Zusätze sind beispielsweise Difluordichlormethan (Freon) oder Monofluortrichlormethan (Frigen).

Besonders interessant sind in Lösungsmitteln lösliche oder quellfähige Fluorpolymere. Diese können im pastösen oder halbflüssigen Zustand mit dem brisanten Sprengstoff verknetet und zu einem Pressling verformt werden, der ohne eine Hülse verwendet werden kann. Ein solcher Sprengstoffpressling hat den Vorteil, dass der bei der Explosion entwickelte Druck nicht teilweise zum Aufsprengen der Hülse verbraucht wird, sondern praktisch vollständig zum Aufsprengen der Leiterbrücke verwendet werden kann, was weiter ermöglicht, die Gesamtmenge des brisanten Sprengstoffs und damit auch der bei der Explosion entstehenden Gase zu verringern.

Der für den neuen Sprengsatz verwendete brisante Sprengstoff sollte vorzugsweise eine Sauerstoffbilanz aufweisen, die kleiner ist als -100/100 g. Damit kann verhindert werden, dass bei der thermischen Zersetzung Sauerstoff frei wird, der elektronegative Reste abfängt und damit für den vorgesehenen Zweck unwirksam macht. Aus dem gleichen Grunde sind brisante Sprengstoffe, welche aus Nitroverbindungen bestehen oder solche enthalten, besser geeignet als Sprengstoffe auf der Basis von Estern.

Die Druckwirkung und die Brisanz des Sprengstoffs werden durch den Zusatz wenig verändert, weil auch der Zusatz bei der Explosion zersetzt wird und heisse Gase bildet.

Dagegen wirkt der Zusatz als Phlegmatisator für die Detonationsgeschwindigkeit. Es empfiehlt sich darum, einen brisanten Sprengstoff mit grosser Detonationsgeschwindigkeit zu

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verwenden, beispielsweise das bereits erwähnte Tetril oder noch besser Zyklotrimethylen-trinitramin (Hexogen).

Bei der Auswahl des brisanten Sprengstoffs ist auch darauf zu achten, dass die Explosionstemperatur nicht zu hoch ist, weil die thermischen Zersetzungsprodukte des Zusatzes von dieser Temperatur mitbestimmt werden.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des neuen Sprengsatzes wurde Hexogen mit einem Zusatz von 20 Gew.% feinstgemahlenem Polytetrafluoräthylen (Teflon) innig gemischt und danach mit 2 Gew.% eines unter dem Handelsnamen Viton käuflichen Fluorelastomers (ein lineares Copolymer aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen) verknetet. Aus der verkneteten Masse wurde ein zum Einsetzen in eine Leiterbrücke geeigneter zylinderförmiger Sprengsatz geformt und danach das Viton in bekannter Weise vulkanisiert, um den geformten Sprengsatz zu härten.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wurde Hexogen mit einem Zusatz von 15 Gew.% Viton verknetet, zu einem Sprengsatz geformt und danach das Viton mit Polyamiden vulkanisiert. Weil Viton einen hohen Anteil Fluor enthält, war in der Wirkung der beiden beschriebenen Sprengsätze auf die dielektrische Festigkeit des Starkstromschalters praktisch kein Unterschied festzustellen.

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Claims

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Baden (Schweiz) 3/79 PATENTANSPRÜCHE

1., Sprengsatz für einen Starkstromschalter mit Sprengauslösung, enthaltend mindestens einen elektrisch zündbaren Initialsprengstoff und einen brisanten Sprengstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der brisante Sprengstoff einen bei der Explosionstemperatur thermisch zersetzbaren und dabei elektronegative Gase bildenden Zusatz enthält.

2. Sprengsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz mindestens teilweise aus halogenhaltigen Verbindungen besteht.

3. Sprengsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz mindestens teilweise aus Pluorkohlenstoffverbindungen besteht.

4. Sprengsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz mindestens teilweise aus Fluorchlorkohlenstoffverbindungen besteht.

5. Sprengsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Zusatzes zwischen 2 und 30 Gew.% beträgt.

6. Sprengsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz mindestens teilweise aus einem löslichen oder quellfähigen Halogenpolymer besteht.

7. Zusatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der brisante Sprengstoff zur Bildung eines ohne äussere Hülle verwendbaren Presslings mit dem löslichen oder quellfähigen Halogenpolymer verknetet ist.

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