DE3034886A1

DE3034886A1 - Pressurised gas switch for large short-circuit currents - has conductive ring around switch contact compensating Lorentz force of current path

Info

Publication number: DE3034886A1
Application number: DE19803034886
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dr.-Ing. 1000 Berlin Rolff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1982-04-29
Also published as: JPS5780627A; JPS6254221B2; DE3034886C2

Abstract

The switch has a tubular casing (1) having axial contacts (9) and connection heads (2,3) inserted through the wall of the casing so as to define a U shaped current path (7). The Lorentz force of the current path on the switching arc is compensated by the field provided by a conductive ring (10) spaced at one side of the axial contacts. The ring pref. fits around the outside of a tubular switch chamber (11) of insulating material enclosing the contacts, to coaxially surround the latter at the separation zone. The switch can handle large short-circuit currents.

Description

Druckgas-LeistungsschalterCompressed gas circuit breaker

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgas-Leistungsschalter mit einer im wesentlichen rohrförmigen Kapselung, durch deren Zylindermantelfläche die Leitungsanschlüsse durchgeführt sind, die mit dem axial oder achsparallel in der Kapselung angeordneten Kontaktsystem eine im wesentlichen U-förmige Strombahn bilden, wobei das Kontaktsystem mit einer der Lorentz-Kraft der Strombahn auf einen Schaltlichtbogen entgegenwirkenden Kompensationsvorrichtung versehen ist.The invention relates to a pressurized gas circuit breaker an essentially tubular encapsulation, through the cylindrical surface of which the Line connections are carried out with the axially or axially parallel in the Encapsulation arranged contact system form a substantially U-shaped current path, the contact system with one of the Lorentz force of the current path on a switching arc counteracting compensation device is provided.

Derartige bekannte Druckgas-Leistungsschalter mit U-förmiger Strombahn können mit höheren Kurzschlußströmen betrieben werden, wenn das durch die U-förmige Strombahn erzeugte, auf den Lichtbogen einseitig einwirkende Magnetfeld kompensiert wird. Zwar ist es bekannt, das Kontakt system eines Druckgas-Leistungsschalters mit einer Kompensationsvorrichtung, die einen ferromagnetischen Körper enthält und stromabhängig arbeitet, auszustatten, jedoch ist die bekannte Kompensationsvorrichtung im Kontaktsstem selbst angeordnet.Such known compressed gas circuit breakers with a U-shaped current path can be operated with higher short-circuit currents if this is due to the U-shaped Current path generated magnetic field acting on one side of the arc is compensated will. Although it is known, the contact system of a compressed gas circuit breaker with a compensation device that contains a ferromagnetic body and works depending on current, to equip, however, the known compensation device arranged in the contact system itself.

Es ist beispielsweise aus der DE-AS 26 26 245 eine Kontaktanordnung für Druckgasschalter mit einer düsenförmigen Lichtbogenelektrode bekannt, in deren Inneres der Lichtbogen im Verlauf der Ausschalthandlung einläuft.It is for example from DE-AS 26 26 245 a contact arrangement known for pressure gas switch with a nozzle-shaped arc electrode, in their The inside of the arc runs in during the disconnection process.

Die Lichtbogenelektrode weist einen umlaufenden U-förmigen Querschnitt auf, zwischen dessen Schenkeln ein einen Ringkörper aufnehmender Hohlraum gebildet ist. Der Ringkörper besteht aus einem ferromagnetischen Material, das vom Magnetfeld des Lichtbogens magnetisiert werden kann und so eine zur Düsenachse hin gerichtete Kraft bewirkt.The arc electrode has a circumferential U-shaped cross section formed between the legs of an annular body receiving cavity is. The ring body consists of a ferromagnetic material that is exposed to the magnetic field of the arc can be magnetized and so directed towards the nozzle axis Force causes.

Setzt man eine derartige Kontaktanordnung in Druckgas-Leistungsschalter der eingangs genannten Art ein, so wird die von der U-förmigen Strombahn ausgeübte, auf den Lichtbogen einwirkende Kraft nur unzureichend kompensiert-, weil einerseits diese Kraft einseitig auf den Lichtbogen einwirkt und andererseits die durch vom Kontaktsystem vorgegebene Abmessungen festgelegte Größe des ferromagnetischen Körpers sich als zu gering erweist.If such a contact arrangement is placed in a pressurized gas circuit breaker of the type mentioned at the beginning, the U-shaped current path exerts The force acting on the arc is only insufficiently compensated - because on the one hand this force acts on one side on the arc and on the other hand by the Contact system predetermined dimensions fixed size of the ferromagnetic body proves to be too low.

Eine verbesserte Wirkung ergibt ein ferromagnetischer Körper, der nur einen Teil des Hohlraumes in Umfangsrichtung ausfüllt, wie aus der DE-OS 28 15 136 bekannt ist.A ferromagnetic body which only fills part of the cavity in the circumferential direction, as described in DE-OS 28 15 136 is known.

Auch die Größe dieses bekannten ferromagnetischen Körpers ist durch die Geometrie der Kontaktanordnung begrenzt, so daß er unter Umständen, insbesondere bei höheren Strömen, nicht ausreichend wirksam ist.The size of this well-known ferromagnetic body is also through limited the geometry of the contact arrangement, so that he may, in particular at higher currents, is not sufficiently effective.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit der KompensationWvorrichtung in Druckgas-Leistungsschaltern, insbesondere Blaskolbenschaltern, zu steigern und eine Ausführungsform anzugeben, mit der man höhere Kurzschlußströme abschalten kann.The invention is based on the object of improving the effectiveness of the compensation device in compressed gas circuit breakers, in particular blow piston switches, to increase and indicate an embodiment with which one can switch off higher short-circuit currents.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Kompensationsvorrichtung von einem dem Kontaktsystem mit Abstand zugeordneten geschlossenen Ring aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist.According to the invention, this is achieved in that the compensation device electrically from a closed ring associated with the contact system at a distance conductive material is formed.

Durch Anwendung der Erfindung ergibt sich eine Kompensationsvorrichtung, die nach Art eines Kurzschlußringes arbeitet, d. h. äußere, auf den Lichtbogen einwirkende Felder bewirken im Ring Wirbelströme, die nach der Lentz'schen Regel dazu führen, daß das Innere des Ringes, d. h. die vom Lichtbogen durchsetzte Trennstrecke, nahezu frei von äußeren Magnetfeldern bleibt.Using the invention results in a compensation device, which works like a short-circuit ring, d. H. external, acting on the arc Fields cause eddy currents in the ring which, according to Lentz's rule, lead to that the inside of the ring, d. H. the isolating distance penetrated by the arc, almost remains free from external magnetic fields.

Vorteilhaft ist der Ring auf einer das KOntaktsystem umschlieenaen rohrförmigen Schaltkammer aus elektrisch isolierendem Material koaxial starr befestigt.The ring on one of the contact system is advantageous enclose tubular switching chamber made of electrically insulating material coaxially rigidly attached.

Eine andere vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn der Ring mit parallel zur Achse des Kontaktsystems verlaufender, gekrümmter Ringebene auf einer das Kontaktsystem umschließenden, rohrförmigen Schaltkammer angeordnet ist. Damit ergibt sich eine sattelförmige, auf die Schaltkammer aufgesetzte Anordnung, wobei vorzugsweise paarweise angeordnete Ringe sich diametral gegenüberstehen.Another advantageous embodiment results when the ring with curved ring plane running parallel to the axis of the contact system on a the tubular switching chamber surrounding the contact system is arranged. In order to the result is a saddle-shaped arrangement placed on the switching chamber, whereby rings preferably arranged in pairs are diametrically opposed to one another.

In allen Ausführungsbeispielen überdeckt der Ring vorteilhaft zumindest die Trennstrecke des Kontaktsystems, um größere Felder, die auf den Lichtbogen einwirken könnten, fernzuhalten.In all the exemplary embodiments, the ring advantageously at least covers the isolating distance of the contact system to cover larger fields that act on the arc could keep away.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.Based on the drawing is an embodiment according to the invention described and the mode of operation explained.

Die Figur 1 zeigt schematisch einen Druckgas-Leistungsschalter mit einer im wesentlichen rohrförmigen Metallkapselung.Figure 1 shows schematically a compressed gas circuit breaker a substantially tubular metal enclosure.

Die Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Kontaktsystem des Leistungsschalters mit einer Kompensationsvorrichtung nach der Erfindung.FIG. 2 shows a longitudinal section through the contact system of the circuit breaker with a compensation device according to the invention.

In Fig. 1 ist ein Leistungsschalter mit SF6 als Lösch-und Isoliermittel, das unter einem Druck von etwa 4 bar steht, schematisch dargestellt, der beispielsweise für Spannungen von 110 kV geeignet ist und eine im wesentlichen rohrförmige Metallkapselung 1 aufweist. Die Leitungsanschlüsse 2, 3 des Leistungsschalters sind mittels Durchführungen 4, 5 durch die Zylindermantelfläche 6 der Metallkapselung 1 durchgeführt. Die Metallkapselung 1 besteht in der Regel aus magnetisierbarem Material, wie z. B. Eisen. Unter dem Einfluß des Kurzschlußstromes I, der über die Anschlüsse 2, 3 des Leistungsschalters fließt, wird wegen der U-förmigen Strombahn 7 (7a, 7b, 7c) ein Magnetfeld erzeugt, das gegebenenfalls durch die Metallkapselung 1 verstärkt wird und den während der Ausschalthandlung gezogenen Lichtbogen in unerwünschter Weise aus dem Kontaktsystem 9 treibt.In Fig. 1 is a circuit breaker with SF6 as extinguishing and insulating means, which is under a pressure of about 4 bar, shown schematically, for example is suitable for voltages of 110 kV and an essentially tubular metal enclosure 1 has. The line connections 2, 3 of the circuit breaker are by means of bushings 4, 5 carried out through the cylinder jacket surface 6 of the metal encapsulation 1. The metal enclosure 1 is usually made of magnetizable material, such as. B. iron. Under the Influence of the short-circuit current I, via the connections 2, 3 of the Circuit breaker flows, is because of the U-shaped current path 7 (7a, 7b, 7c) Magnetic field generated, which is possibly reinforced by the metal encapsulation 1 and the arc drawn during the opening operation in an undesirable manner from the contact system 9 drives.

Zur Kompensation der sich aus der Stromdichte j und der magnetischen Induktion B ergebenden Lorentz-Kraft ist der aus Fig. 2 ersichtliche geschlossene Ring 10 vorgesehen, der dem Kontaktsystem 9 mit Abstand zugeordnet ist und aus einem elektrisch leitfähigen Material, z. B.To compensate for the current density j and the magnetic The Lorentz force resulting from induction B is the closed one shown in FIG Ring 10 is provided, which is assigned to the contact system 9 at a distance and consists of a electrically conductive material, e.g. B.

Aluminium, besteht. Der Ring 10 sitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel auf der das Kontaktsystem umgebenden Schaltkammer 11 aus elektrisch isolierendem Material.Aluminum. The ring 10 sits in the illustrated embodiment on the switching chamber 11 surrounding the contact system made of electrically insulating Material.

Der Ring 10 ist auf der Schaltkammer 11 koaxial starr derart befestigt, daß er die Trennstrecke 9a und benachbarte Teile der Kontaktvorrichtung 9 überdeckt.The ring 10 is rigidly fixed coaxially on the switching chamber 11 in such a way that that it covers the separating distance 9a and adjacent parts of the contact device 9.

Anstelle des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels kann der Ring auch mit parallel zur Achse des Kontaktsystems verlaufender gekrümmter Ringebene auf der Schaltkammer 11 angeordnet sein und eine sattelförmige Ausbildung haben. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn sich zwei Ringe diametral gegenüberstehen. In beiden Fällen ergeben sich Kompensationsfelder, die zu einer Stabilisierung des Lichtbogens vor seinem den Unterbrechungsvorgang ein leitenden Erlöschen führen.Instead of the embodiment shown in FIG. 2, the Ring also with a curved ring plane running parallel to the axis of the contact system be arranged on the switching chamber 11 and have a saddle-shaped design. For this it is advantageous if two rings are diametrically opposite one another. In both Cases result in compensation fields that stabilize the arc conduct a conductive extinction before its interruption process.

Anstelle der beschriebenen Metallkapselung können Kapselungen aus nichtmetallischen Werkstoffen Verwendung finden.Instead of the metal encapsulation described, encapsulations can be made from find non-metallic materials use.

2 Figuren 4 Ansprüche Leerseite2 figures 4 claims Blank page

Claims

Patentansprüche U Druckgas-Leistungsschalter mit einer im wesentlichen rohrförmigen Kapselung, durch deren Zylindermantelfläche die Leitungsanschlüsse durchgeführt sind, die mit dem axial oder achsparallel in der Kapselung angeordneten Kontaktsystem eine im wesentlichen U-förmige Strombahn bilden, wobei das Kontaktsystem mit einer der Lorentz-Kraft der Strombahn auf einen Schaltlichtbogen entgegenwirkenden Kompensationsvorrichtung versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kompensationsvorrichtung von einem dem Kontaktsystem (9) mit Abstand zugeordneten geschlossenen Ring t10) aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist. Claims U compressed gas circuit breaker with an essentially tubular encapsulation, through the cylindrical surface of which the line connections are carried out, which are arranged axially or axially parallel in the enclosure Contact system form a substantially U-shaped current path, the contact system with one of the Lorentz force of the current path counteracting a switching arc Compensation device is provided, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the compensation device of one of the contact system (9) is assigned at a distance closed ring t10) is formed from electrically conductive material.

2. Druckgas-Leistungsschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ring (10) auf einer das Kontaktsystem (9) umschließenden rohrförmigen Schaltkammer (11) aus elektrisch isolierendem Material koaxial starr befestigt ist. 2. Compressed gas circuit breaker according to claim 1, d a d u r c h g e It is not indicated that the ring (10) on a contact system (9) enclosing tubular switching chamber (11) made of electrically insulating material coaxially rigid is attached.

3. Druckgas-Leistungsschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ring (10) mit parallel zur Achse des Kontaktsystems (-9) verlaufender, gekrümmter Ringebene auf einer das Kontaktsystem (9) umschließenden, rohrförmigen Schaltkammer (11) angeordnet ist. 3. Compressed gas circuit breaker according to claim 1, d a d u r c h g e it is not possible to indicate that the ring (10) is parallel to the axis of the contact system (-9) extending, curved ring plane on a contact system (9) enclosing, tubular switching chamber (11) is arranged.

4. Druckgas-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Ring (10) zumindest die Trennstrecke (9a) des Kontaktsystems (9) überdeckt. 4. Compressed gas circuit breaker according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the ring (10) is at least the isolating distance (9a) of the contact system (9) covered.