DE4304741C2

DE4304741C2 - High voltage circuit breakers

Info

Publication number: DE4304741C2
Application number: DE4304741A
Authority: DE
Inventors: Hold Dr Dienemann; Hartmut Dr Ing Knobloch; Ulrich Dr Ing Habedank; Klaus-Peter Dr Ing Rolff; Eberhard Dipl Phys Zielke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1993-02-13
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2013-02-14
Also published as: DE9210086U1; DE4304741A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs- Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand gegenüberstehenden, hohl ausgebildeten Kontaktstücken und mit einer Vorrichtung zur Beblasung eines zwischen den Kontaktstücken brennenden Lichtbogens mit einem Löschgas sowie mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Unter drucks in wenigstens einem der Kontaktstücke, die einen Saugkolben und einen mit dem Inneren des Kontaktstückes verbundenen Saugraum aufweist.The invention relates to a high voltage Circuit breakers with two each other at a fixed distance opposite, hollow contact pieces and with a device for blowing one between the Contact pieces of burning arc with an extinguishing gas and with a device for generating a sub pressure in at least one of the contact pieces, the one Suction piston and one with the inside of the contact piece connected suction space.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist bei spielsweise aus der DE-OS 31 34 200 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Leistungsschalter wird mittels eines in einem Kompressionszylinder beweglichen Kolbens Löschgas komprimiert, das zu einer Beblasung des Lichtbogens in dem Raum zwischen den beiden feststehenden Kontaktstücken dient. Außer dem Kompressionskolben ist ein Saugkolben vorgesehen, der mit dem Kompressionskolben verbunden ist und durch den während einer Ausschaltbewegung in einem Saugraum ein Unterdruck erzeugt wird. Der Saugraum ist mit dem Inneren eines der hohlen Kontaktstücke verbunden, so daß die Gasströmung innerhalb des Kontaktstückes von dessen dem anderen Kontaktstück zugewandten Ende zu dem dem ande ren Kontaktstück abgewandten Ende hin unterstützt wird.Such a high-voltage circuit breaker is at known for example from DE-OS 31 34 200. At that one Circuit breaker is described by means of a a compression cylinder movable piston extinguishing gas compresses that to blow the arc in the Space between the two fixed contact pieces serves. In addition to the compression piston, there is a suction piston provided which is connected to the compression piston and by the one during a switch-off movement Vacuum creates a negative pressure. The suction room is with connected to the inside of one of the hollow contact pieces, so that the gas flow within the contact piece of the the other contact facing end to the other Ren contact piece facing end is supported.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hoch spannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art die Löschgasströmung weiter zu verbessern. The invention has for its object at a high Voltage circuit breakers of the type mentioned above Extinguishing gas flow to improve further.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Saugkolben im Inneren des Kontaktstücks beweglich geführt und der Saugraum innerhalb des Kontaktstückes angeordnet ist.The object is achieved in that the suction piston is movable inside the contact piece guided and the suction chamber within the contact piece is arranged.

Dadurch, daß der Saugkolben und der Saugraum selbst im Inneren des Kontaktstückes angeordnet sind, entsteht der Unterdruck direkt an der Stelle, wo er den günstigsten Einfluß auf eine Beschleunigung des Löschgases ausübt. Wird der Unterdruck außerhalb des Kontaktstückes er zeugt, so entsteht erst indirekt und mit einer gewissen Verzögerung im Inneren des Kontaktstücks ein Unterdruck. Durch die vorliegende Erfindung wird also auch ein schnel leres Erreichen eines Unterdruckzustandes gewährleistet. Das Löschgas wird dadurch bei seinem Einströmen in das oder die Kontaktstücke weiter beschleunigt, so daß eine hohe Geschwindigkeit des Löschgases bei seinem Einströmen in das Kontaktstück erreicht wird. Hierdurch wird der Lichtbogenfußpunkt ins Innere des Kontaktstückes hineinge rissen und der Lichtbogen somit verlängert, was das Löschen des Lichtbogens ebenfalls erleichtert.The fact that the suction piston and the suction chamber itself in Are arranged inside the contact piece, the Negative pressure directly at the point where it is the cheapest Influences an acceleration of the extinguishing gas. If the negative pressure is outside the contact piece witnesses, so arises only indirectly and with a certain Delay inside the contact piece a negative pressure. The present invention also makes it quick Guaranteed reaching a negative pressure condition. The extinguishing gas is thereby when it flows into the or the contact pieces further accelerated so that a high speed of the extinguishing gas as it flows in is reached in the contact piece. This will Arc foot point into the interior of the contact piece ripped and the arc thus lengthened what that Extinguishing the arc is also easier.

Die Erfindung kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet sein, daß der Saugkolben mit dem Schalterantrieb verbunden ist.The invention can advantageously be designed that the suction piston is connected to the switch drive.

Auf diese Weise ist einerseits eine Koordination der Schaltkontakte mit der Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks erreicht, andererseits können sowohl die Schaltbewegung, als auch die Bewegung zur Erzeugung eines Unterdrucks durch einen gemeinsamen Antrieb bewerkstelligt werden, was sich kostenreduzierend auswirkt.In this way, on the one hand, there is a coordination of Switch contacts with the device for generating a Negative pressure reached, on the other hand both Switching movement, as well as the movement to generate a Negative pressure accomplished by a common drive become, which has a cost-reducing effect.

Außerdem kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausge staltet werden, daß der Saugkolben mit dem beweglichen Teil einer mechanischen Kompressionseinrichtung für das Löschgas verbunden ist.In addition, the invention can be advantageous stalten that the suction piston with the movable Part of a mechanical compression device for the Extinguishing gas is connected.

Die Beblasung des Lichtbogens wird besonders effektiv, wenn ein die Kontaktstücke umgebender Kompressionszylinder sowie ein Kompressionskolben zur Kompression des Lösch gases vorgesehen sind, so daß komprimiertes Löschgas radial von außen in den Raum zwischen den Kontaktstücken geblasen wird und danach durch das Innere der beiden Kontaktstücke abfließt. Durch die gemeinsame Nutzung eines einzigen Antriebs für die Kompressionsvorrichtung und die Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks wird der Auf wand sehr gering gehalten. Außerdem sind die Vorrichtungen zur Erzeugung eines Unterdrucks und die Kompressionsvor richtung ohne weiteres miteinander synchronisiert.Blowing the arc becomes particularly effective if a compression cylinder surrounding the contact pieces and a compression piston to compress the fire gases are provided so that compressed quenching gas radially from the outside into the space between the contact pieces is blown and then through the inside of the two Contact pieces flows off. By sharing one single drive for the compression device and the Device for generating a vacuum is the up wall kept very low. In addition, the devices to generate a negative pressure and the compression pre direction easily synchronized with each other.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Saugkolben in dem der Antriebsseite zugewandten Kontaktstück angeordnet ist.Another advantageous embodiment of the invention provides that the suction piston in that of the drive side facing contact piece is arranged.

Auf diese Weise läßt sich der Saugkolben besonders einfach mit dem Antrieb des Schalters verbinden, ohne daß eine Kraftumlenkung notwendig wäre. Die Anordnung eines Saug kolbens in dem anderen Kontaktstück ist ebenso möglich, wenn auch mechanisch etwas aufwendiger.In this way, the suction piston is particularly easy connect to the drive of the switch without a Force redirection would be necessary. The arrangement of a suction piston in the other contact piece is also possible albeit mechanically more complex.

Weiterhin kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausge staltet werden, daß der Saugkolben aus Polytetrafluor äthylen besteht.Furthermore, the invention can thereby advantageously be achieved be designed that the suction piston made of polytetrafluor ethylene exists.

Dieses Material ist besonders leicht, so daß die zu be schleunigende Masse des Saugkolbens und die für seine Be schleunigung notwendige Energie besonders gering gehalten wird. Außerdem sind die Reibungskräfte zwischen Polytetra fluoräthylen und Metallen besonders gering, so daß ein Verkanten des Saugkolbens in seiner Führung oder die Er zeugung von großen bremsenden Reibkräften ausgeschlossen ist.This material is particularly light, so that the be accelerating mass of the suction piston and that for its loading Acceleration necessary energy kept particularly low becomes. In addition, the frictional forces between Polytetra fluorethylene and metals particularly low, so that a Tilting the suction piston in its guide or the he generation of large braking friction forces excluded is.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Saugkolben im Verlauf der Ausschaltbewegung wenig stens eine Öffnung in einer Wand des Kontaktstücks frei gibt.An advantageous embodiment of the invention provides that the suction piston in the course of the opening movement little least an opening in a wall of the contact piece free gives.

Außerdem kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß der Saug kolben an seiner dem Saugraum zugewandten Seite konisch zulaufend ausgebildet ist.It can also be advantageously provided that the suction piston conical on its side facing the suction chamber is tapered.

Durch die Freigabe von Öffnungen des Kontaktstücks kann der Saugkolben die einsetzende Gasströmung nach Auffüllen des Saugraums nicht behindern. Das Löschgas kann frei abfließen. Durch die konisch zulaufende Form des Saug kolbens wird das Löschgas ohne größeren Rückstau zu der/den Öffnung(en) in der Wand des Kontaktstücks abgelenkt.By opening openings of the contact piece can the suction piston the gas flow after filling not obstruct the suction space. The extinguishing gas can be released flow away. Due to the tapered shape of the suction the extinguishing gas closes without major back pressure the opening (s) in the wall of the contact piece distracted.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs beispieles in einer Zeichnung gezeigt und anschließend be schrieben.The invention is based on an embodiment example shown in a drawing and then be wrote.

Dabei zeigt die Figur einen erfindungsgemäßen Hochspannungs-Leistungs schalter schematisch in einem Längsschnitt.It shows the figure shows a high-voltage power according to the invention switch schematically in a longitudinal section.

Der Hochspannungs-Leistungsschalter 1 weist zwei einander in festem Abstand gegenüberstehende, zur Abfuhr von Schalt gasen hohl ausgebildete Kontaktstücke 2, 3 auf, deren ein ander zugewandte Enden 4, 5 düsenförmig ausgebildet sind. The high-voltage circuit breaker 1 has two mutually opposite, for the removal of switching gases hollow contact pieces 2 , 3 , the other facing ends 4 , 5 are nozzle-shaped.

Der Leistungsschalter 1 weist einen antreibbaren Kompres sionszylinder 6 auf, der die Kontaktstücke 2, 3 in der Einschaltstellung koaxial umgibt. Durch einen feststehen den Kompressionskolben 7 wird innerhalb des Kompressions zylinders 6 ein Kompressionsraum 8 begrenzt, der im Zuge der Ausschaltschaltbewegung durch das Zurückziehen des Kompressionszylinders 6 verkleinert wird. Das darin befind liche Löschgas, im Normalfall SF₆, gerät unter erhöhten Druck und wird schließlich durch das Blasgitter 9 in den Zwischenraum zwischen den Kontaktstücken 2, 3 eingeblasen.The circuit breaker 1 has a drivable compression cylinder 6 which coaxially surrounds the contact pieces 2 , 3 in the switch-on position. By a fixed stand the compression piston 7 is defined a compression chamber 8 within the compression cylinder 6, which is reduced in the course of Ausschaltschaltbewegung by the retraction of the compression cylinder. 6 The quenching gas therein, normally SF ₆ , comes under increased pressure and is finally blown through the blow grille 9 into the space between the contact pieces 2 , 3 .

Im Einschaltzustand sind die beiden Kontaktstücke 2, 3 durch das Überbrückungskontaktstück 10 leitend mitein ander verbunden. Das Überbrückungskontaktstück 10 ist mit dem Schalterantrieb in nicht dargestellter Weise verbunden, ebenso wie der Kompressionszylinder 6. Nach dem Ablaufen des Überbrückungskontaktstückes 10 von dem feststehenden Kontaktstück 2 wird zwischen diesen ein Lichtbogen gezün det, der dann von dem Überbrückungskontaktstück 10 auf das feststehende Kontaktstück 5 kommutiert.In the switched-on state, the two contact pieces 2 , 3 are conductively connected to one another by the bridging contact piece 10 . The bridging contact piece 10 is connected to the switch drive in a manner not shown, as is the compression cylinder 6 . After the bridging contact piece 10 has run out of the fixed contact piece 2 , an arc is ignited between them, which then commutates from the bridging contact piece 10 onto the fixed contact piece 5 .

Durch das in den Lichtbogenraum eingeblasene Löschgas wird der Lichtbogen gekühlt und seine Fußpunkte werden durch das Löschgas, das durch das Innere der hohl ausgebildeten Kontaktstücke 2, 3 abströmt, mitgerissen, so daß der Licht bogen verlängert wird. Hierdurch wird die Löschung des Lichtbogens erleichtert. Das Löschgas erreicht durch die Düsenform der Enden 4, 5 der Kontaktstücke 2, 3 seine größte Geschwindigkeit nach dem Eintritt in das Innere der hohlen Kontaktstücke 2, 3. Durch den im Inneren des Kontaktstückes 3 geführten Saugkolben 11, der ebenso wie das Überbrückungskontaktstück 10 und der Kompressions zylinder 6 mit dem Schalterantrieb verbunden ist, wird im Inneren des Kontaktstückes 3 ein Saugraum 12 geschaffen, in dem während der ersten Phase der Ausschaltbewegung durch die Bewegung des Saugkolbens 11 ein Unterdruck er zeugt wird, der das Löschgas zusätzlich beschleunigt. Vorteilhaft können an dem antriebsseitigen Ende des Kontaktstückes 3 Öffnungen 13 in dessen Wand vorgesehen sein, die nach dem Passieren des Saugkolbens 11 das Ausströmen von Löschgas aus dem Kontaktstück 3 ermögli chen. Hierdurch wird verhindert, daß nach dem Beginn der Beblasung des Lichtbogens so viel Löschgas durch das düsenförmige Ende 5 des Kontaktstückes 3 in das Innere des Kontaktstückes 3 einströmt, daß sich dort ein Überdruck aufbaut. Die Öffnungen ermöglichen nach dem Passieren des Saugkolbens ein freies Abströmen des Löschgases, so daß kein Rückstau entsteht, der die Strömungsgeschwindigkeit des Löschgases im Bereich des düsenförmigen Endes 5 verringern könnte.The arc is cooled by the quenching gas blown into the arc space and its base points are entrained by the quenching gas which flows out through the interior of the hollow contact pieces 2 , 3 , so that the arc is extended. This makes it easier to extinguish the arc. The extinguishing gas reaches its greatest speed through the nozzle shape of the ends 4 , 5 of the contact pieces 2 , 3 after entering the interior of the hollow contact pieces 2 , 3 . Through the inside of the contact piece 3 guided suction piston 11 , which, like the bridging contact piece 10 and the compression cylinder 6 is connected to the switch drive, a suction chamber 12 is created in the interior of the contact piece 3 , in which during the first phase of the switch-off movement by the movement of the suction piston 11, a negative pressure is generated, which additionally accelerates the extinguishing gas. At the drive end of the contact piece 3, openings 13 can advantageously be provided in its wall, which allow the outflow of extinguishing gas from the contact piece 3 after passing through the suction piston 11 . This prevents that the arc extinguishing gas as much of the contact piece 3 flows after the start of blowing by the nozzle-shaped end 5 into the interior of the contact piece 3, that there builds up an overpressure. After passing through the suction piston, the openings allow the extinguishing gas to flow away freely, so that there is no backflow which could reduce the flow rate of the extinguishing gas in the region of the nozzle-shaped end 5 .

Claims

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander in festem Abstand gegenüberstehenden, hohl ausgebildeten Kontaktstücken und mit einer Vorrichtung zur Beblasung eines zwischen den Kontaktstücken brennenden Lichtbogens mit einem Löschgas sowie mit einer Vorrichtung zur Er zeugung eines Unterdrucks in wenigstens einem der Kontakt stücke, die einen Saugkolben und einen mit dem Inneren des Kontaktstückes verbundenen Saugraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkolben (11) im Inneren des Kontaktstücks (2, 3) beweglich geführt und der Saugraum (12) innerhalb des Kontaktstückes (2, 3) angeordnet ist.1. High-voltage circuit breaker with two mutually opposite, hollow-shaped contact pieces and with a device for blowing an arc burning between the contact pieces with an extinguishing gas and with a device for generating a negative pressure in at least one of the contact pieces that a suction piston and has a suction space connected to the interior of the contact piece, characterized in that the suction piston ( 11 ) is movably guided in the interior of the contact piece ( 2 , 3 ) and the suction space ( 12 ) is arranged inside the contact piece ( 2 , 3 ).

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkolben (11) mit dem Schalterantrieb verbunden ist.2. High-voltage circuit breaker according to claim 1, characterized in that the suction piston ( 11 ) is connected to the switch drive.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkolben (11) mit dem beweglichen Teil einer mechanischen Kompressionseinrichtung (6, 7) für das Lösch gas verbunden ist.3. High-voltage circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the suction piston ( 11 ) with the movable part of a mechanical compression device ( 6 , 7 ) for the quenching gas is connected.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkolben (11) in dem der Antriebsseite zugewandten Kontaktstück (3) angeordnet ist.4. High-voltage circuit breaker according to claim 1 or one of the following, characterized in that the suction piston ( 11 ) is arranged in the contact piece ( 3 ) facing the drive side.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkolben (11) aus Polytetrafluoräthylen besteht.5. High-voltage circuit breaker according to claim 1 or one of the following, characterized in that the suction piston ( 11 ) consists of polytetrafluoroethylene.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkolben (11) im Verlauf der Ausschaltbewegung wenigstens eine Öffnung (13) in einer Wand des Kontakt stücks (2, 3) freigibt.6. High-voltage circuit breaker according to claim 1 or one of the following, characterized in that the suction piston ( 11 ) in the course of the opening movement releases at least one opening ( 13 ) in a wall of the contact piece ( 2 , 3 ).

7. Hochspannungs-Leitungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkolben (11) an seiner dem Saugraum (12) zugewandten Seite konisch zulaufend ausgebildet ist.7. High-voltage line switch according to claim 6, characterized in that the suction piston ( 11 ) on its side facing the suction chamber ( 12 ) is designed to be tapered.