DE4402121A1 - Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Heizraum und einer Kompressionsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hoch­ spannungs-Leistungsschalter mit zwei einander koaxial ge­ genüberstehenden, zur Abfuhr von Löschgas hohl ausgebil­ deten Schaltkontaktstücken und einem diese im Einschalt­ zustand überbrückenden, mit einer Antriebseinrichtung verbundenen Überbrückungskontaktstück sowie mit einem we­ nigstens eines der Schaltkontaktstücke umgebenden Heiz­ raum und mit einer ersten, auf der der Antriebseinrich­ tung abgewandten Seite des Heizraums koaxial zu den Schaltkontaktstücken angeordneten Kompressionsvorrichtung zur mechanischen Kompression von Löschgas.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist bei­ spielsweise aus der DE-OS 41 03 119 bekannt. Bei dem be­ kannten Leistungsschalter wird einerseits durch die Wir­ kung des Lichtbogens, der zwischen den Schaltkon­ taktstücken brennt, in dem Heizraum Löschgas erhitzt und somit der Druck des Löschgases erhöht, so daß das unter hohem Druck stehende Löschgas zur Löschung des Lichtbo­ gens in den Lichtbogenraum zurückströmt. Andererseits wird in einer Kompressionsvorrichtung Löschgas mechanisch komprimiert und gegebenenfalls durch einen Kanal in den Lichtbogenraum geleitet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art das Lichtbogenlöschverhalten weiter zu ver­ bessern, wobei ein möglichst geringer Platzbedarf des Schalters angestrebt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zweite Kompressionsvorrichtung auf der der Antriebsein­ richtung zugewandten Seite des Heizraums angeordnet ist und daß beide Kompressionsvorrichtungen mittels der An­ triebseinrichtung antreibbar sind.

Gemäß der Erfindung sind die erste und die zweite Kom­ pressionsvorrichtung beiderseits des Heizraums entlang der Längsachse des Schalters angeordnet. Dadurch kann ein größeres Kompressionsvolumen erreicht werden, ohne daß dessen Durchmesser vergrößert oder der Hub der Kompressi­ onsbewegung verlängert wird. Dies ist insbesondere des­ halb wichtig, weil Hochspannungs-Leistungsschalter übli­ cherweise in ein Metall- oder Porzellangehäuse zylindri­ scher Bauform eingebaut werden, das aus Stabilitäts- und Kostengründen möglichst klein gehalten werden soll. Bei solchen Leistungsschaltern, die in gekapselten Anlagen verwendet werden sollen, ist außerdem darauf zu achten, daß die Feldweite möglichst gering bleibt, so daß der Platzbedarf der gesamten Anlage möglichst gering ist.

Beide Kompressionsvorrichtungen sind vorteilhaft mittels der Antriebseinrichtung des Schalters antreibbar, so daß ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand gegenüber der vor­ bekannten Konstruktion für den Antrieb der zweiten Kom­ pressionsvorrichtung gering gehalten werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die beiden Kompressionsvorrichtungen gleichsinnig be­ tätigbar sind.

In diesem Fall ist bei keiner der Kompressionsvorrichtun­ gen eine Umlenkung der Antriebsbewegung zur Betätigung der jeweiligen Kompressionsvorrichtung notwendig.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß wenigstens eines der Schaltkontaktstücke auf seiner dem anderen Schaltkontaktstück zugewandten Seite einen Isolierstoffaufsatz aus einem Material trägt, das unter Einwirkung des Lichtbogens Löschgas freisetzt.

Diese Maßnahme bewirkt, daß unter Einwirkung des Lichtbo­ gens zusätzliches Löschgas freigesetzt wird, das die Löschung des Lichtbogens unterstützt.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausge­ staltet werden, daß der Heizraum im wesentlichen durch aus Isolierstoff bestehende Elemente begrenzt ist.

Dadurch ist gewährleistet, daß der im Bereich der Schalt­ kontaktstücke befindliche Raum keine metallischen Elemen­ te enthält, die zu dielektrischen Problemen bzw. Über­ schlägen führen könnten. Die Innenwände des Heizraums können beispielsweise mit PTFE ausgekleidet sein, daß un­ ter der Einwirkung des aufgeheizten Löschgases weiteres Löschgas freisetzt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß jede der Kompressionsvorrichtungen über einen mit einem Rückschlagventil versehenen Kanal mit dem Heizraum verbunden ist.

Durch das Rückschlagventil wird verhindert, daß heißes Löschgas aus dem Heizraum in die Kompressionsräume strömt, wenn der Gasdruck im Heizraum größer ist als in den Kompressionsräumen. Dies ist zum Beispiels bei hohen zu schaltenden Stromstärken und entsprechend großer Lichtbogenleistung der Fall. Würde unter hohem Druck stehendes Löschgas vom Heizraum in die Kompressionsräume strömen, so würde der in den Kompressionsräumen stärker ansteigende Löschgasdruck die Antriebsbewegung bremsen. Dies wird durch die erfindungsgemäße Konstruktion verhin­ dert.

Die Erfindung kann vorteilhaft auch so gestaltet sein, daß eine der Kompressionsvorrichtungen mit einer Zeitver­ zögerung gegenüber der anderen Kompressionsvorrichtung betätigbar ist. Dies kann beispielsweise durch eine ge­ eignete mechanische Konstruktion bei der Übertragung des Antriebs zu den beiden Kompressionsvorrichtungen verwirk­ licht sein. Die beiden Kompressionsvorrichtungen könnten dann zu unterschiedlichen Zeiten Löschgas in den Lichtbo­ genraum einspeisen, so daß dadurch der zeitliche Ablauf der Lichtbogenbeblasung steuerbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kompressionsverhältnisse der Kompres­ sionsvorrichtungen unterschiedlich gewählt sind.

In diesem Fall kann beispielsweise eine der Kompressions­ vorrichtungen einen lange anhaltenden Löschgasstrom mit geringem Druck liefern, während die andere Kompressions­ vorrichtung einen kurzen kräftigen Gasstoß liefert.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausge­ staltet sein, daß die erste Kompressionsvorrichtung einen antreibbaren Außenzylinder mit einem Zylinderboden auf­ weist und daß der Außenzylinder zusätzlich zu dem ersten Kompressionsraum den Heizraum umschließt.

Der antreibbare Außenzylinder stellt eine konstruktiv einfache und besonders platzsparende Möglichkeit dar, die Antriebskraft an dem Heizraum vorbei zu dessen der An­ triebseinrichtung abgewandten Seite zu übertragen. Auch der zweite Kompressionsraum kann von dem antreibbaren Au­ ßenzylinder umschlossen sein. Dieser kann somit auch eine Schutzhülle für die Unterbrechereinheit bilden, so daß heißes, ionisiertes Löschgas nicht ohne weiteres an die Innenwand des die Unterbrechereinheit umschließenden Me­ tall- oder Porzellangehäuses gelangt. Dadurch werden un­ erwünschte Niederschläge an der Innenwand des Gehäuses vermieden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend be­ schrieben. Dabei zeigt die Figur schematisch in einem Längsschnitt im oberen Teil einen erfindungsgemäßen Lei­ stungsschalter in der Ausschaltstellung, im unteren Halb­ schnitt einen entsprechenden Schalter in der Einschalt­ stellung.

Die äußere Kapselung des Leistungsschalters ist in der Figur nicht dargestellt.

Der Leistungsschalter weist zwei feststehende Schaltkon­ taktstücke 1, 2 auf, die einander in festem Abstand koa­ xial gegenüberstehen. Das Schaltkontaktstück 2 trägt ei­ nen Isolierstoffkörper 3 aus Polytetrafluoräthylen, der in den Lichtbogenraum 4 hineinragt. Außerdem weist der Schalter ein Überbrückungskontaktstück 5 auf, welches ein äußeres Tragrohr 6 und darin gehaltene Kontaktfinger 7 enthält.

Der Lichtbogenraum 4 ist von einem feststehenden Heizraum 8 umgeben, der durch Isolierstoffteile 9, 10 gebildet ist. Diese sind mittelbar oder unmittelbar an den Schalt­ kontaktstücken 1, 2 befestigt. In dem Heizraum 8 wird durch die Wirkung des Lichtbogens im Lichtbogenraum 4 Löschgas erhitzt, das dann durch den Ringspalt 11 in den Heizraum 8 eintritt, dort den Gasdruck erhöht und während des Stromnulldurchgangs in den Lichtbogenraum 4 zurück­ strömt, um dort zur Löschung des Lichtbogens beizutragen.

Der Heizraum 8 ist von einem antreibbaren Außenzylinder 12 einer ersten Kompressionsvorrichtung 12, 13 umschlos­ sen. Die erste Kompressionsvorrichtung 12, 13 besteht im wesentlichen aus dem Außenzylinder 12 und einem festste­ henden Kompressionskolben 13. Der Außenzylinder 12 ist mit dem in der Figur rechts von der Unterbrechereinheit befindlichen, jedoch nicht dargestellten Schalterantrieb mittels einer Schaltstange 28 verbunden und wird gleich­ zeitig mit dem Überbrückungskontaktstück 5 bewegt.

Der Kompressionskolben 13 weist ein Rückschlagventil 14 aufs durch das komprimiertes Löschgas aus dem Kompressi­ onsraum 15 in den Heizraum 8 und von dort zum Lichtbogen­ raum 4 strömen kann. Durch das Rückschlagventil 14 wird verhindert, daß bei hohem Löschgasdruck im Heizraum 8 Löschgas in den Kompressionsraum 15 strömen kann und dort den Antriebskräften entgegenwirkt.

Auf der dem Antrieb zugewandten Seite des Heizraums 8 ist ebenfalls eine Kompressionsvorrichtung 16, 17 vorgesehen, die aus einem feststehenden Kompressionszylinder 16 und einem antreibbaren, mit dem Überbrückungskontaktstück 5 verbundenen Kompressionskolben 17 besteht. Während der Ausschaltbewegung des Schalters verringert der Kompressionskolben 17 das Volumen des Kompressionsraums 18, so daß komprimiertes Löschgas durch die Öffnung 19 über einen axialen Kanal 20 durch das Rückschlagventil 21 in den Heizraum 8 strömen kann, solange dort nicht der Löschgas­ druck höher ist als in dem Kompressionsraum 18.

Der Kompressionskolben 17 ist gegenüber dem Schaltkon­ taktstück 2 und dem Kompressionszylinder 16 mittels glei­ tender Dichtungen 22, 23 abgedichtet. Ebenso ist der Au­ ßenzylinder 12 gegenüber dem Kompressionskolben 13 mit­ tels der Dichtung 24 abgedichtet. In dem Zylinderboden 25 ist ein Überdruckventil 26 zur Entlastung des Kompressi­ onsraums 15 bei zu hohen Löschgasdrucken und ein Belüf­ tungsventil 27 vorgesehen.

Claims (8)

1. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden, zur Abfuhr von Löschgas hohl ausgebildeten Schaltkontaktstücken (1, 2) und einem diese im Einschaltzustand überbrückenden, mit einer Antriebseinrichtung verbundenen Überbrückungskon­ taktstück (5) sowie mit einem wenigstens eines der Schaltkontaktstücke (1, 2) umgebenden Heizraum und mit einer ersten, auf der der Antriebseinrichtung abgewandten Seite des Heizraums (8) koaxial zu den Schaltkon­ taktstücken (1, 2) angeordneten Kompressionsvorrichtung (12, 13) zur mechanischen Kompression von Löschgas, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kompressionsvorrichtung (16, 17) auf der der Antriebseinrichtung zugewandten Seite des Heizraums (8) angeordnet ist und daß beide Kompressionsvorrichtun­ gen (12, 13, 16, 17) mittels der Antriebseinrichtung an­ treibbar sind.

2. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kompressionsvorrichtungen (12, 13, 16, 17) gleichsinnig betätigbar sind.

3. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Schaltkontaktstücke (1, 2) auf seiner dem anderen Schaltkontaktstück zugewandten Seite einen Isolierstoffaufsatz (3) trägt.

4. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach An­ spruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizraum (8) im wesentlichen durch aus Isolier­ stoff bestehende Elemente begrenzt ist.

5. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach An­ spruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kompressionsvorrichtungen (12, 13, 16, 17) über einen mit einem Rückschlagventil (14, 21) versehenen Kanal mit dem Heizraum (8) verbunden ist.

6. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach An­ spruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kompressionsvorrichtungen (12, 13, 16, 17) mit einer Zeitverzögerung nach der anderen Kompressions­ vorrichtung betätigbar ist.

7. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach An­ spruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionsverhältnisse der Kompressionsvorrich­ tungen (12, 13, 16, 17) unterschiedlich gewählt sind.

8. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach An­ spruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kompressionsvorrichtung (12, 13) einen an­ treibbaren Außenzylinder (12) und einen Kompressionskol­ ben (13) aufweist und daß der Außenzylinder (12) zusätz­ lich zu einem ersten Kompressionsraum (15) den Heizraum (8) umschließt.