DE4217232A1 - Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hoch­ spannungs-Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand koaxial gegenüberstehenden Kontaktstücken, mit einem beweglichen Überbrückungsschaltstück und mit einem mechanischen Kompressionssystem für ein Löschgas, das einen die Kontaktstücke wenigstens in der Einschalt­ stellung umgebenden Isolierstoffzylinder sowie einen zum Komprimieren des Löschgases im Zuge der Ausschaltbewegung antreibbaren ersten Zylinderboden und einen weiteren Zylinderboden aufweist, die je eines der Kontaktstücke im Ausschaltzustand konzentrisch umgeben.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist bereits aus der DE-OS 35 40 474 bekannt. Bei dem dort beschrie­ benen Schalter ist ein erster Zylinderboden gleitend in einem feststehenden äußeren Isolierstoffzylinder gelagert. Der erste Zylinderboden ist mit einem Blasgitter ver­ bunden, das auch die Antriebskraft auf den Zylinderboden überträgt. Der weitere Zylinderboden ist durch einen fest­ stehenden Kompressionskolben gebildet. In der Ausschalt­ stellung umgibt der erste Zylinderboden konzentrisch das der Antriebsseite abgewandte feststehende Kontaktstück, während der feststehende weitere Zylinderboden das der An­ triebsseite zugewandte Kontaktstück konzentrisch umgibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dielektrische Festigkeit eines Schalters der eingangs ge­ nannten Art, insbesondere im Ausschaltzustand zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste und der weitere Zylinderboden aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff bestehen.

Durch die beiden Zylinderböden wird das Feld zwischen den feststehenden Kontaktstücken vergleichmäßigt, so daß die Wahrscheinlichkeit von Überschlägen herabgesetzt ist. Da­ durch kann der Schalter für höhere Spannungen eingesetzt werden, ohne daß elektrische Überschläge zu befürchten sind. Die Zylinderböden bestehen vorteilhafterweise aus Metall.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß jeder der Zylinderböden jeweils mit demjenigen feststehenden Kontaktstück leitend ver­ bunden ist, das er in der Ausschaltstellung umgibt.

Der erste Zylinderboden ist beispielsweise über eine leitende Dichtlippe, die an dem der Antriebsseite abge­ wandten feststehenden Kontaktstück gleitet, mit diesem leitend verbunden. Eine solche Dichtlippe kann zum Bei­ spiel aus Polytretrafluoräthylen bestehen.

Jeder der Zylinderböden weist dann das gleiche elektrische Potential auf wie das entsprechende feststehende Kontakt­ stück, so daß die Potentialverteilung in dem Schalter durch die anliegende Spannung bestimmt ist. Es kann sich dann kein freies Potential auf den Zylinderböden aus­ bilden.

Eine weitere vorteilhafte Gestaltung der Erfindung sieht vor, daß der weitere Zylinderboden mit dem ersten Zylinderboden fest verbunden und mit diesem antreibbar ist, und daß ein dritter, ortsfester Zylinderboden auf der dem ersten Zylinderboden abgewandten Seite des weiteren Zylinderbodens angeordnet ist.

Der Zwischenraum zwischen dem ersten Zylinderboden und dem weiteren Zylinderboden wird in diesem Fall als Heizraum genutzt, während der Zwischenraum zwischen dem weiteren Zylinderboden und dem dritten, ortsfesten Zylinderboden als Kompressionsraum dient. Der Abstand zwischen dem ersten und dem weiteren Zylinderboden ist in diesem Fall unveränderlich festgelegt. Dadurch ergeben sich fest­ liegende Bedingungen für die Feldverteilung in dem Raum zwischen den Zylinderböden.

Die Erfindung kann auch dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, daß der weitere Zylinderboden ortsfest angeordnet ist. In diesem Fall bildet der Zwischenraum zwischen dem ersten Zylinderboden und dem weiteren Zylinderboden gleichzeitig einen Heizraum und einen Kompressionsraum zur mechanischen Kompression eines Löschgases, dessen Volumen im Zuge der Ausschaltbewegung bis auf ein verbleibendes Totvolumen reduziert wird. Der ortsfeste Zylinderboden muß dann nicht mitbewegt und insbesondere auch nicht mitbe­ schleunigt werden. Dadurch wird die erforderliche An­ triebsenergie des Schalters herabgesetzt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die einander zugewandten Flächen des ersten und des weiteren Zylinderbodens die gleiche Kontur aufweisen.

Dadurch wird erreicht, daß der Feldaufbau zwischen den Zylinderböden, d. h. auch zwischen den feststehenden Kontaktstücken symmetrisch ist. Hierdurch wird eine weitere Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes er­ reicht.

Die Erfindung kann vorteilhaft auch dadurch ausgestaltet werden, daß der erste Zylinderboden mit dem Isolierstoff­ zylinder fest verbunden ist.

In diesem Fall wird während der Ausschaltbewegung der Isolierstoffzylinder zur Erreichung einer Kompressions­ bewegung angetrieben und die Antriebsbewegung wird durch den Isolierstoffzylinder auf den ersten Zylinderboden übertragen. Dadurch ist keine gleitende Dichtung zwischen dem ersten Zylinderboden und dem Isolierstoffzylinder notwendig. Außerdem muß keine weitere Vorrichtung zur Übertragung der Antriebsbewegung auf den ersten Zylinder­ boden vorgesehen werden.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der erste Zylinderboden im Isolierstoffzylinder gleitend gedichtet ist. In diesem Fall muß eine gesonderte Übertragung der Antriebsbewegung auf den ersten Zylinder­ boden vorgesehen werden und es ist zusätzlich eine gleitende Dichtung zwischen dem Isolierstoffzylinder und dem ersten Zylinderboden notwendig. Dagegen wird durch die ortsfeste Anordnung des Isolierstoffzylinders die beim Ausschaltvorgang zu beschleunigende Masse verringert und dadurch Antriebsenergie eingespart.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend be­ schrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hochspannungs-Leistungs­ schalter schematisch im Längsschnitt, wobei der weitere Zylinderboden ortsfest ist.

Fig. 2 einen Hochspannungs-Leistungsschalter schematisch im Längsschnitt, bei dem ein dritter Zylinderboden vorgesehen ist.

Fig. 1 zeigt einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand gegenüberstehenden Kontakt­ stücken 1, 2, die zur Abfuhr von Löschgasen hohl ausge­ bildet sind. Im Einschaltzustand (oberer Halbschnitt) sind die beiden Kontaktstücke 1, 2 durch ein bewegliches Über­ brückungsschaltstück 3 leitend miteinander verbunden. Das Überbrückungsschaltstück 3 ist mit einem in der Figur nicht dargestellten Schalterantrieb mechanisch verbunden. Während des Ausschaltvorganges entsteht zwischen den Kontaktstücken 1, 2 ein Lichtbogen, der durch Beblasung mit einem Löschgas gelöscht wird. Zu diesem Zweck ist eine mechanische Kompressionsvorrichtung für das Löschgas vorgesehen, die aus einem die Kontaktstücke 1, 2 koaxial umgebenden Isolierstoffrohr 4, einem mit diesem fest verbundenen ersten Zylinderboden 5 und einem als Kompres­ sionskolben ausgebildeten, feststehenden weiteren Zylinder­ boden 6 besteht. Im Zuge der Ausschaltbewegung wird das Isolierstoffrohr 4 durch den Schalterantrieb in einem solchen Sinne bewegt, daß der Kompressionsraum 8 ver­ ringert und das darin befindliche Löschgas komprimiert wird. Das Löschgas wird dann durch ein Blasgitter 9 dem Lichtbogenraum 10 zugeführt, wo es auf den Lichtbogen trifft und diesen löscht. Der erste Zylinderboden 5 hat an seiner dem Kompressionsraum zugewandten Seite die gleiche Kontur wie der weitere Zylinderboden 6. Im Ausschaltzu­ stand ist die Trennstrecke zwischen den feststehenden Kontaktstücken 1, 2 durch das Blasgitter 9 zum Teil über­ deckt. Der erste Zylinderboden 5 und der weitere Zylinder­ boden 6 bestehen aus Metall. Der erste Zylinderboden 5 ist über eine leitende Dichtlippe 11, die aus Polytetrafluro­ äthylen besteht, mit dem Kontaktstück 1 leitend verbunden, während der weitere Zylinderboden 6 mit dem feststehenden Kontaktstück 2 leitend verbunden ist. Dadurch ergibt sich eine Vergleichmäßigung des Feldaufbaus zwischen den Kontaktstücken durch die Geometrie der als Abschirm­ elektroden wirkenden Zylinderböden 5, 6. Der Kompressions­ raum 8 weist ein gewisses Totvolumen auf, das auch im Ausschaltzustand bestehen bleibt und auch als Heizraum wirkt. Das heißt, das durch den Lichtbogen im Licht­ bogenraum 10 aufgeheizte Löschgas kann in diesen Kompressions/Heizraum 8 ausweichen und dort einen erhöhten Gasdruck aufbauen, der bei einer Schwächung des Licht­ bogens zu einem Gasrückfluß in den Lichtbogenraum 10 führt, der die Löschung des Lichtbogens unterstützt.

Der erste Zylinderboden 5 ist mittels einer Verschraubung oder Verklebung an dem Isolierstoffrohr 4 befestigt. Der weitere Zylinderboden 6 ist mittels einer Dichtung 13 gegen das Isolierstoffrohr 4 abgedichtet.

Fig. 2 zeigt einen elektrischen Hochspannungs-Leistungs­ schalter, mit einem ersten Zylinderboden 5, einem weiteren Zylinderboden 6 und einem dritten Zylinderboden 7. Der weitere Zylinderboden 6 ist mit dem Isolierstoffrohr 4 fest verbunden und behält dadurch einen festen Abstand zum ersten Zylinderboden 5 während der Schaltbewegung. Auf der dem ersten Zylinderboden 5 abgewandten Seite des weiteren Zylinderbodens 6 ist der dritte Zylinderboden 7 vorge­ sehen; zwischen dem weiteren Zylinderboden 6 und dem dritten Zylinderboden 7 ist ein Kompressionsraum 14 gebildet. Zwischen dem ersten Zylinderboden 5 und dem weiteren Zylinderboden 6 ist ein Heizraum 15 mit konstantem Volumen gebildet.

Während der Ausschaltbewegung wird der weitere Zylinder­ boden 6 mit dem ersten Zylinderboden 5 zusammen über das Isolierstoffrohr 4 angetrieben. Dabei wird das in dem Kompressionsraum 14 befindliche Löschgas komprimiert. Sobald ein Lichtbogen gezündet ist, strömt heißes Lösch­ gas in den Heizraum 15, wodurch in diesem Raum der Lösch­ gasdruck erhöht wird. Solange im Heizraum ein höherer Löschgasdruck herrscht als im Kompressionsraum 14, ist durch das Klapperventil 16 die Öffnung 17 in dem weiteren Zwischenboden 6 verschlossen, so daß ein optimaler Gas­ druckaufbau im Heizraum 15 gewährleistet ist. Erst wenn beim Nulldurchgang des Stromes das heiße Löschgas aus dem Heizraum 15 ausströmt und infolgedessen dort der Löschgasdruck absinkt, kann Löschgas aus dem Kompressions­ raum 14 nachströmen und somit eine verlängerte Beblasung des Lichtbogens gewährleisten.

Außerdem ist durch das Schließen des Klapperventils 17 sichergestellt, daß der Druckanstieg durch den Heizeffekt des Lichtbogens nicht gegen die auf den ersten und den weiteren Zylinderboden 5, 6 angewendete Antriebskraft wirkt. Ist der Löschgasdruck im Kompressionsraum 14 größer als im Heizraum 15, so öffnet das Klapperventil 16 selbst­ tätig und durch die Ausnehmungen 18 in dem weiteren Zwischenboden 6 kann Gas vom Kompressionsraum 14 in den Heizraum 15 strömen. Außerdem ist durch Überströmventile 19 dafür gesorgt, daß bei einem zu starken Anstieg des Löschgasdrucks im Kompressionsraum dieser Druck durch Ab­ strömen in einen Expansionsraum 20 abgebaut werden kann.

Claims (7)

1. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand koaxial gegenüberstehenden Kontaktstücken, mit einem beweglichen Überbrückungsschalt­ stück und mit einem mechanischen Kompressionssystem für ein Löschgas, das einen die Kontaktstücke wenigstens in der Einschaltstellung umgebenden Isolierstoffzylinder sowie einen zum Komprimieren des Löschgases im Zuge der Ausschaltbewegung antreibbaren ersten Zylinderboden und einen weiteren Zylinderboden aufweist, die je eines der Kontaktstücke im Ausschaltzustand konzentrisch umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der weitere Zylinderboden (5, 6) aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff bestehen.

2. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Zylinderböden (5, 6) jeweils mit demjenigen feststehenden Kontaktstück (1, 2) leitend verbunden ist, das er in der Ausschaltstellung umgibt.

3. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Zylinderboden (6) mit dem ersten Zylinderboden (5) fest verbunden und mit diesem antreibbar ist, und daß ein dritter, ortsfester Zylinderboden (7) auf der dem ersten Zylinderboden (5) abgewandten Seite des weiteren Zylinderbodens (6) angeordnet ist.

4. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Zylinderboden (6) ortsfest angeordnet ist.

5. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Flächen des ersten und des weiteren Zylinderbodens (5, 6) die gleiche Kontur auf­ weisen.

6. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zylinderboden (5) mit dem Isolierstoffzylinder (4) fest verbunden ist.

7. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zylinderboden (5) im Isolierstoffzylinder (4) gleitend gedichtet ist.