DE2943881C2

DE2943881C2 - Mit einem gasförmigen Löschmittel gefüllter Leistungsschalter

Info

Publication number: DE2943881C2
Application number: DE2943881A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Mizoguchi; Naoaki Yokohama Kanagawa Shimogawara; Satoru Machida Tokyo Yanabu
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-10-30
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1984-04-26
Also published as: JPS5559613A; US4296288A; DE2943881A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen mit einem gasförmigen Löschmittel gefüllten Leistungsschalter mit einer beweglichen Kontaktanordnung und einer Gegenkontaktanordnung, bei welchem jede Kontaktanordnung eine stabförmige mittige Lichtbogenelektrode und einen diese Elektrode umgebenden, mit ihr elektrisch verbundenen zylindrischen Kontakt aufweist und bei welchem die bewegliche Kontaktanordnung in einem feststehenden Zylinder angeordnet ist, am zylindrischen Kontakt eine Feder abgestützt ist, die die Lichtbogenelektrode in Schließrichtung beaufschlagt und an der Lichtbogenelektrode ein Kolben befestigt ist, der an einem zylindrischen Bauteil gasdicht verschiebbar ist und dessen KoI- eo benraum durch einen Zylinderboden dieses Bauteils abgeschlossen ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Kolben unter der Wirkung des gasförmigen Löschmittels die Bewegung der Lichtbogenelektrode derart verzögert, daß der zylindrische Kontakt zuerst schließt.

Es ist ein Leistungsschalter der oben genannten Art bekannt (DE-AS 16 15 898), bei welchem das zylindrische Bauteil stationär ausgebildet ist, wobei der Kolben mit einem Ventil in Form einer Gummischeibe versehen ist die unter dem Einfluß des Isoiiermediums eine Öffnung verschließt Die bekannte Vorrichtung arbeitet deshalb nicht sicher genug, und ermöglicht auch keine ausreichend genaue Einstellung der Verzögerungszeit

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine möglichst genaue Bemessung der Verzögerungszeit zuläßt Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das zylindrische Bauteil fest mit dem zylindrischen Kontakt verbunden ist und sein Kolbenraum an der Vorderseite durch den Zylinderboden, in dem die Lichtbogenelektrode gasdicht verschiebbar ist, abgeschlossen ist, daß am zylindrischen Bauteil ein flanschförmiger Kolben befestigt ist, der in dem feststehenden Zylinder gasdicht verschiebbar ist und sein Kolbenraum an der Vorderseite durch einen Zylinderboden des feststehenden Zylinders, in dem das zylindrische Bauteil gasdicht verschiebbar ist, abgeschlossen ist, daß die beiden Kolbenräume durch eine öffnung im zylindrischen Bauteil miteinander verbunden sind und daß eine die Kolbenraume mit der Umgebung verbindende öffnung vorgesehen ist.

Vorzugsweise ist der flanschförmige Kolben mit einer den Kolbenraum mit der Umgebung verbindenden kleinen Öffnung versehen.

Du^rch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine exakte Steuerung des gasförmigen Löschmittels und damit eine genaue Einstellung der Verzögerungszeit erreicht.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines mit einem gasförmigen Löschmittel gefüllten Leistungsschalters für eine Umschaltung zwischen zwei Übertragungsleitungen,

F i g. 2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters in einem Schnitt, wobei Teile weggelassen sind,

F i g. 3 bis 6 Längsschnitte der stationären Kontaktanordnung und der beweglichen Kontaktanordnung des Trennschalters nach F i g. 2 jeweils in einem Schnitt und in einem gegenüber F i g. 2 vergrößerten Maßstab, wobei die bewegliche Kontaktanordnung in verschiedenen Arbeitsstellungen gezeigt ist.

Die in F i g. 1 gezeigte Anordnung wird zur Durchführung einer Umschaltung von einer Übertragungsleitung A zu einer Übertragungsleitung B verwendet. Hierzu wird der Leistungsschalter BD geschlossen, und es wird ein Leistungsschalter AD anschließend geöffnet. Der Leistungsschalter AD muß seinen Anteil des Laststromes unterbrechen, wobei die wiederkehrende Spannung durch den Spannungsabfall über dem Leistungsschalter BD und der zugehörigen Übertragungsleitung bestimmt wird. Ein solcher Strom kann in der Nähe der Größe des Nennstromes liegen, wenn die Differenz im Widerstand zwischen den Leitungen /4ßgroß ist.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit gasförmigem Löschmittel gefüllten Leistungsschalters 1, der einen geerdeten und abgedichteten Behälter 2 enthält, der mit SF^-Gas gefüllt ist. In dem Behälter 2 befinden sich eine bewegliche Kontaktanordnung 6 und eine Gegenkontaktanordnung 7, die einander gegenüberliegen, wobei die Anordnungen durch isolierende Abstandshalter 3a und 3b am Behälter 2 befestigt sind.

Es sind tragende Leiter 4a und 4b vorgesehen, welche

die bewegliche Kontaktanordnung und die Gegenkontaktanordnung mit äußeren Vorrichtungen oder Stromschienen elektrisch verbinden.

Wie in F i g. 3 dargestellt, enthält die G igenkontaktanordnung 7 einen feststehenden zylindrischen Kontakt lic, der durch eine Feder 11a nach inwärts gedrückt wird, wobei die Feder von einem Federhalter 1 Ib gehalten wird. Ferner ist ein Schirm 10a vorgesehen, der aus kohlenstoffhaltigem Material, wie Graphit, besteht, and es ist eine s'angenförmige Lichtbogenelektrode 12 vorgesehen, an deren Ende ein Lichtbogen-Schutzstück 12a aus kohlenstoffhaltigem Material, wie Graphit, angeordnet ist. Der Schirm 10a und die Lichtbogenelektrode 12 sind an einer Kontaktbasis 9 befestigt. Der Schirm 10a umgibt diejenigen Teile der feststehenden Gegenelektrode 12 und des feststehenden zylindrischen Kontaktes 22c, die sich in der Nähe der beweglichen Kontaktanordnung 6 befinden, und es springt der Schirm über die Gegenelektrode 12 mit ihrem Lichtbogen-Schutzstück 12a und den feststehenden zylindrischen Kontakt Hein Richtung auf die bewegliche Kontaktanordnung 6 vor.

Die bewegliche Kontaktanordnung 6 enthält einen feststehenden Zylinder 14, der an seinem Ende einen Schirm lOb aus kohlenstoffhaltigem Material, wie Graphit, aufweist. Der Kolben 16 ist an einem Leiter 4a befestigt. Der feststehende Zylinder 14 ist mit einem ringförmigen Zylinderboden 23 versehen, der sich von dem feststehenden Zylinder 14 nach einwärts erstreckt. Es ist ein beweglicher zylindrischer Kontakt 17 vorgesehen, der koaxial zum feststehenden Zylinder 14 verläuft und einen flanschförmigen Kolben 24 aufweist, der sich von dem beweglichen zylindrischen Kontakt 17 nach auswärts erstreckt. Der flanschförmige Kolben 24 berührt mit Hilfe eines Schleifringes 24a gleitend und gasdicht die Innenfläche des feststehenden Zylinders 14, während der Zylinderboden 23 mit Hilfe eines Schleifringes 23a gleitend und gasdicht die Außenfläche des beweglichen zylindrischen Kontaktes 17 berührt. Es wird auf diese Weise zwischen dem Zylinderboden 23 und dem flanschförmigen Kolben 24 sowie zwischen dem feststehenden Zylinder 14 und dem beweglichen zylindrischen Kontakt 17 ein Kolbenraum 26 gebildet. Der bewegliche zylindrische Kontakt 17 ist durch eine nicht dargestellte isolierende Stange und einen Hebel mit einem äußeren Antriebsmechanismus gekuppelt.

Ein Stromabnehmerkontakt 13a ist an dem Zylinderboden 23 des feststehenden Zylinders 14 angeordnet, um den Strom von dem beweglichen zylindrischen Kontakt 17 abzunehmen. Von der Innenfläche des beweglichen zylindrischen Kontaktes 17 erstreckt sich ein Zylinderboden 19 nach innen, an dem ein weiterer Stromabnehmerkontakt 13£> befestigt ist.

Eine stangenförmige bewegliche Lichtbogenelektrode 15 ist koaxial zum feststehenden Zylinder 14 angeordnet. Sie trägt an einem ihrer Enden ein Lichtbogen-Schutzstück 15a aus kohlenstoffhaltigem Material, wie Graphit. Das andere Ende der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 ist mit einem Kolben 16 versehen, der sich von der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 nach auswärts erstreckt. Der Kolben 16 liegt mit Hilfe eines Schleifringes 16a gleitend und gasdicht an der Innenfläche des beweglichen zylindrischen Kontaktes 17 an, während der Zylinderboden 19 mit Hilfe eines Schleifringes 19i> gleitend und gasdicht an der Außenfläche der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 anliegt. Es wird so zwischen dem Zylinderboden 19 und dem Kolben 16 sowie zwischen dem beweglichen zylindrischen Kontakt 17 und der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 ein Kolbenraum 27 gebildet

Der Stromabnehmerkontakt i3b nimmt den Strom von der beweglichen Lichtbogene!ektrode 15 ab.
Der bewegliche zylindrische Kontakt 17 ist mit Öffnungen 28 versehen, die neben dem flanschförmigen Kolben 24 liegen und die eine Verbindung zwischen dem Kolbenraum 26 und dem Kolbenraum 27 herstellen. Die öffnungen 28 haben eine solche Länge, daß sie,

ίο wenn der bewegliche zylindrische Kontakt 17 den feststehenden zylindrischen Kontakt berührt, eine Verbindung zwischen den Kolbenräumen 26 und 27 und dem Raum außerhalb der Kammer herstellen. Der flanschförmige Kolben 24 ist mit einer oder mit mehreren öff-

nungen 29 versehen. Die Größe und Zahl der öffnungen können so eingestellt werden, daß ein optimaler Dämpfungseffekt auf die bewegliche Lichtbogenelektrode 15 ausgeübt wird.

Zwischen einem Federlager 17a an der Innenfläche des zylindrischen Kontaktes 17 und dem Kolben 16 ist eine Feder 20 so vorgesehen, daß, wenn der bewegliche zylindrische Kontakt 17 in Richtung auf den feststehenden zylindrischen Kontakt lic bewegt wird, die Feder die bewegliche Lichtbogenelektrode in Richtung auf die feststehende Lichtbogenelektrode 12 bewegt.

Der Zylinderboden 19 besitzt einen Anschlag 19a, der in Richtung auf den Kolben 16 vorspringt, um diesen anzugreifen und anzustoßen, wenn der bewegliche zylindrische Kontakt 17 von dem feststehenden zylindrisehen Kontakt ilcgetrennt ist.

Der Schirm iOb umgibt bei geöffnetem Trennschalter 1 diejenigen Teile der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 und des beweglichen zylindrischen Kontaktes 17, die sich in der Nähe der Gegenanordnung 7 befinden, und er springt im offenen Zustand des Leistungsschalters 1 über die bewegliche Lichtbogenelektrode 15 und den beweglichen zylindrischen Kontakt 17 vor.

Die Schleifringe 16a, 19b, 23a, 24a können aus einem Kunststoffmaterial, wie Polytetrafluoräthylen, bestehen und können auch eine elektrische Isolation bewirken.

In Fig.4 ist eine Schließkraft F/ angedeutet, und es befindet sich der bewegliche zylindrische Kontakt 17 gerade in einer Stellung, bevor er die Berührungsstellung erreicht. Wenn der bewegliche zylindrische Kontakt 17 aus der in F i g. 3 gezeigten Lage in die in F i g. 4 gezeigte Lage bewegt wird, wird der Gasdruck in dem Kolbenraum 26 erhöht, und es fließt das Gas durch die Öffnungen 28 in den Kolbenraum 27. Infolgedessen wirkt eine Dämpfungskraft Fp auf die bewegliche Lichtbogenelektrode 15, welche die durch die Feder 20 ausgeübte Kraft übersteigt, so daß die bewegliche Lichtbogenelektrode 15 relativ zu den beweglichen zylindrischen Kontakt 17 bewegt wird, und zwar in Richtung Fo. In dem in F i g. 4 gezeigten Zustand hat die bewegliehe Lichtbogenelektrode 15 von der Gegenelektrode 12 einen geeigneten Abstand.

Darauf fließt Gas durch die Öffnungen 28, eine Öffnung 29 und Spalte zwischen Schleifringen und den Gleitflächen aus dem Kolbenraum 26 und dem Kolbenraum 27 heraus, so daß der Gasdruck in diesen Kolbenräumen allmählich herabgesetzt wird und die Dämpfungskraft Fp allmählich verringert wird. Wenn die Dämnfungskraft Fp kleiner wird als die Kraft der Feder 20, so wird die bewegliche Lichtbogenelektrode 15 langsam in Richtung auf die feststehende Gegenelektrode 12 bewegt und mit dieser in Kontakt gebracht. Da die Geschwindigkeit, mit welcher die bewegliche Lichtbogenelektrode 15 mit der feststehenden Gegenelektrode 12

in Kontakt gebracht wird, niedrig ist, ist der auf die Lichtbogen-Schutzstiicke 12a und 15a aufgebrachte Schlag klein, wodurch die Möglichkeit eines Bruches dieser Stücke vermieden ist.

Wenn, wie in F i g. 6 dargestellt, auf den beweglichen zylindrischen Kontakt 17 eine Trennkraft Fk ausgeübt wird, wird dieser Kontakt von dem feststehenden zylindrischen Kontakt lic getrennt, während der Kontakt zwischen der Gegenelektrode 12 und der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 aufrechterhalten wird, und zwar aufgrund der Kraft der Feder 20. Wenn der feststehende zylindrische Kontakt lic und der bewegliche zylindrische Kontakt 17 voneinander um einen ausreichenden Isolierabstand getrennt sind, wird der Kolben 16 der beweglichen Lichtbogenelektrode 15 durch den Anschlag 19a des Zylinderbodens 19 angestoßen, und es wird die bewegliche Lichtbogenelektrode 15 von der Gegenelektrode 12 getrennt, und es wird der Lichtbogen zwischen den Lichtbogen-Schutzstücken 12a und 15a erzeugt. Wenn der Lichtbogen zwischen den Lichtbogen-Schutzstücken 12a und 15a nicht gelöscht ist, bevor die bewegliche Lichtbogenelektrode in die in F i g. 3 gezeigte Stellung zurückgezogen ist, kann der Lichtbogen zwischen den Schirmen 10a und 106 auftreten. Der Lichtbogen bewirkt eine Verdampfung des kohlenstoffhaltigen Materials. Der verdampfte Kohlenstoff verbindet sich mit dem Fluor aus dem SF₆-GaS, woraus sich ein Produkt CF4 ergibt. Da dieses Produkt CF4 gasförmig ist, wird kein Pulver und keine Ablagerung erzeugt, so daß keine Verringerung der Isolationsfestigkeit auftritt. Dies steht im Gegensatz zu dem Fall, in welchem Lichtbogen-Schutzstücke aus Kupfer-Wolfram-Legierungen hergestellt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem gasförmigen Löschmittel gefüllter Leistungsschalter mit einer beweglichen Kontaktan-Ordnung und einer Gegenkontaktanordnung, bei welchem jede Kontaktanordnung eine stabförmige mittige Lichtbogenelektrode und einen diese Elektrode umgebenden, mit ihr elektrisch verbundenen zylindrischen Kontakt aufweist und bei welchem die bewegliche Kontaktanordnung in einem feststehenden Zylinder angeordnet ist, am zylindrischen Kontakt eine Feder abgestützt ist, die die Lichtbogenelektrode in Schließrichtung beaufschlagt und an der Lichtbogenelektrode ein Kolben befestigt ist, der in einem zylindrischen Bauteil gasdicht verschiebbar ist und dossen Kolbenraum d-irch einen Zyiinderbou'en dieses Bauteils abgeschlossen ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Kolben unter der Wirkung des gasförmigen Löschmittels die Bewegung der Lichtbogenelektrode derart verzögert, daß der zylindrische Kontakt zuerst schließt, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Bauteil fest mit dem zylindrischen Kontakt (17) verbunden ist und sein Kolbenraum (27) an der Vorderseite durch den Zylinderboden (19), in dem die Lichtbogenelektrode (15) gasdicht verschiebbar ist, abgeschlossen ist, daß am zylindrischen Bauteil ein flanschförmiger Kolben (24) befestigt ist, der in dem feststehenden Zylinder (14) gasdicht verschiebbar ist jo und sein Kolbenraum (26) an der Vorderseite durch einen Zylinderboden (23) des feststehenden Zylinders (14), in dem das zylindrische Bauteil gasdicht verschiebbar ist, abgeschlossen ist, daß die beiden Kolbenräume (26, 27) durch eine Öffnung (28) im zylindrischen Bauteil miteinander verbunden sind und daß eine die Kolbenräume (26, 27) mit der Umgebung verbindende öffnung (29) vorgesehen ist.

2. Mit einem gasförmigen Löschmittel gefüllter Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flanschförmige Kolben (24) mit einer den Kolbenraum (26) mit der Umgebung verbindenden kleinen Öffnung (29) versehen ist.