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Hochspannungsschaltka.mmer
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Die Erfindung betrifft elektrische Druckgasschalter mit zwei sich
achsial gegenüberstehenden Düsenkörpern aus elektrisch leitfähi-gem Material Im
Düsenraum wi-rkt das hindurchströmende Gas auf das heiße Plasma.eines Ausschaltlichtbogens
kühlend ein. Außerdem fungieren die beiden elektrisch leitfahigen Düsenkörper als
Schaltst-ücke. Zu diesem Zweck sind sie mit je einer elektrischen hauptstrombahn
verbunden.
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Im eingeschalteten Zustand des Schalters überbrückt diese Düsenkörper
ein Gleitschaltstück. Um eine Ausschaltung zu erreichen, w-ird es achsial verschoben.
Dabei entsteht ein Initial-Lichtbogen zwischen einer Seite der Kontaktbrücke und
der äußeren Oberfläche des ihr zugewandten Kontaktdüsenkörpers. Etwa zur gleichen
Zeit setzt die Schaltgasströmung in den Düsenraum ein. Nun muß der Initial-Lichtbogen
noch aus dem Kompressionsraum in den Düsenraum getrieben werden.
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Eine solche Schaltkammer ist as DE PS 19 66 972 bekannt.
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Mittel für eine pneumatisch-elektrodynamische Bewegllng des Schaltlichtbogens
aus dem Entstehungs- in den Düsen raum sind z.B. in DE PS 22 09 287 beschrieben.
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In der Schaltkammer gemäß DE OS 32 34 971 entsteht der Aus-,chlltlichboger;
vorteilhaft von Anbeginn an im Düsenraum.
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Daher erübrigt sich eine Lichtbogen-Einlaufvorrichtung und die Lichtbogenzeit
ist um die Lichtbogen-Einlaufzeit verkürzt.
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Für einen der beiden Düsenkörper wird Isolierstoff verwendet.
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An dieser Düse kann sich kein Lichtbogenfußpunkt bilden.
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Im ausgeschalteten Zustand gewährleistet der Isolierstoffdüsenkörper
in Verbindung mit dem Gasspalt zwischen beiden Düsenkörpern eine hohe dielektrische
Festigkeit.
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Wegen der großen Abströmquerschnitte für das heiße Schaltgas und der
pneumatischen Antriebsentlastung eignet sich diese Schaltkammer auch gut für die
Unterbrechung sehr großer Kurzschlußströme wie sie z.B. in Generatornähe auftreten
können.
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Die Klemmenspannung der Generatoren gehört dem Bereich der Mittelspannung
an.
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Bei solcher Kombination der Beanspruchungen wäre dem Isolierstoffdüsenkörper
ein Leitstoffdüsenkörper mit hoher Festigkeit gegen Lichtbogenerosion vorzuziehen.
Allerdings muß sichergestellt sein, daß der Kurzschlußstrom-Ausschaltlichtbogen
weiterhin im Düsenraum initiiert wird und an dem neu einzuführenden Leitstoffdüsenkörper
keinen Fußpunkt bildet.
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Im Zusammenhang mit der Unterbrechung großer Kurzschlußströme in
Generatornähe und als weitere Information über den zu verbes-sernden Stand der Technik
soll noch ein Generatorschalter zitiert sein, über den Einzelheiten in IEEE Trans.
PAS 1978 unter dem Titel "SF6 gas circuit-breaker, new solution for generator main
circuit switching" veröffentlicht worden sind.
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Dieser SF6-Schalter funktioniert im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen
Schaltkammern nicht nach dem Autokompressionsverfahren. Vielmehr wird das Lichtbogen-Löschgas
durch einen Kompressor verdichtet, steht dann in einem Hochdruckbehälter bereit
und strömt bei einer Ausschaltung
ventilgesteuert einer hohikontaktförmigen
Unterbrechereinrichtung zu. Anschließend fördert der Kompressor das entspannte Gas
in den Hochdruckbehälter zurück.
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Aus dem CIGRE-Bericht 13-05 (1974) ist bekannt, daß solche SF6-Kompressionsschalter,
zu denen dem Prinzip nach auch-die firuckluftschalter gehören, erheblich mehr Bauteile
benötigen als SF6-Autokompressionsschalter. Es geht ferner aus "Presen-t and future
designs of high-voltage circuitbreakers and the failure rates correlated. Attempt
of a survey and outlook" in ELECTRA No. 86 (1983), S. 61 - 75, hervor, daß die Fehlerrate
von Leistungsschaltern mit der Zahl der für sie erforderlichen Bauteile ebenfalls
ansteigt.
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Bei diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung zur Aufgabe,
die grundsätzlichen Vorteile der Schaltkammer gemäß DE OS 32 34 971 zu wahren und
als Fortschritt darin den Isoliers.toffdüsenkörper durch einen entsprechend angeordneten-
Leitstoffdüsenkörper zu ersetzen.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 sowie in
den nachfolgenden Patentansprüchen definierten und an Hand eines Ausführungsbeispiels
erläuterten Erfindungsmerkmale gelöst.
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In der Zeichnung zu diesem Ausführungsbeispiel ist.die Notation der
aus der DE OS 32 34 971 übernommenen Bauteile erhalten geblieben. Dargestellt sind
jedoch nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bauteile wie Doppeldüsenanordnung
und bewegbares Lichtbogenschaltstück.
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Links von der Mittellinie der Zeichnung befindet sich das Lichtbogenschaltstück
im eingeschalteten Zustand, rechts davon im eingeschalteten.
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Die Leitstoffdüsenkörper (3,4) stehen sich achsial gegenüber.
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Der Düsenkörper (3) ist an einem elektrisch leitfähigen Rohrkörper
(5) befestigt.
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Er dient der Stromführung bei Ein- und Ausschaltungen.
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Außerdem strömt durch dieses Rohr das Schaltgas in einen nicht dargestilten
Expansionsraum ab.
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Der in den Kolbenkörper (10) integrierte Düsenkörper (4) ist an dem
Rohrkörper (11) befestigt. Aber nicht direkt, denn dazwischen liegt ein Isolierkörper
(30). Daher fließt weder im eingeschalteten Zustand noch während einer nicht dargestellten
Ausschaltung ein elektrischer Strom durch diesen Körper, obwohl er ebenso wie der
Düsenkörper (3) aus einem elektrisch leitfähigen Material wie etwa Graphit besteht.
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Ein nicht dargestellter Lichtbogenfußpunkt bildet sich dafür sofort
im Innenraum des Düsenkörpers (3) und wird unmittelbar darauf von der Gasströmung
mitgeführt. Ein Wiederansetzen an der Düsenengstelle verhindert eine nicht dargestellte
Lichtbogen-Zentriervorrichtung vorzugsweise nach DE OS 31 38 216, was sich auf die
Unterbrecherwirkung gunstig auswirkt.
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Der Lichtbogenstrom aus dem Düsenkörper (3) mündet in das bewegbare
Lichtbogenschaltstück (17). Dafür dollte ebenso wie für die Düsenkörper Graphit
verwendet werden. Dieses Schaltstück, das mit einem nicht dargestellten Gleitkontakt
in stromführender Verbindung steht, zieht den Ausschaltlichtbogen in den Innenraum
des Düsenkörpers (4). Der Schaltlichtbogen ist dann der Schaltgaseinwirkung in beiden
Düsen ausgesetzt.
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In achsialer Ausdehnung überragt der Körper (10) den Isolierkörper
(30). Dadurch wird auf der Abströmseite des Düsenkörpers (4) in Richtung zum Tragrohr
(11) ein Gasspalt (32) gebildet. So ist der Isolierkörper (30) gegen eine direkte
Schaltlichtbogeneinwirkung abgeschirmt.
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Den Schaltgasdruck vor dem Düsenraum erzeugt ein zeitweilig die Düsenkörper
umgebender nicht dargestellter Kompressionszylinder, der zu diesem Zweck über den
Kompressionskolben gezogen wird.
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Diesen Kompressionskolben bilden als bauliche Einheit der Düsen-Kolbenkörper
(4,10) und zum Teil auch noch der Ansatz (31).
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Der Ansatz (31) dient ferner als Gleitlager und Dichtung für den Ko-mp-ressionszylinder.
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Nach der Unterbrechung des Ausschaltlichtbogens bewegt sich das Lichtbogenschaltstück
(17) in die Endstellung wie im Bild zu sehen.
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