DE69805547T2

DE69805547T2 - Elektrischer schalter

Info

Publication number: DE69805547T2
Application number: DE69805547T
Authority: DE
Inventors: Bewick Hall
Original assignee: VA Tech Elin Service BV
Current assignee: VA Tech Elin Service BV
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: JP2001527270A; CN1284202A; ATE218008T1; HK1034801A1; CN1149600C; ES2177118T3; GB9726707D0; WO1999033081A1; EP1040496A1; AU1771299A; DE69805547D1; WO1999033081A8; EP1040496B1; MY129528A; GB2332566B; GB2332566A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Trennschalter und insbesondere auf einen solchen, bei dem ein Lichtbogen gedreht wird, um das Löschen des Lichtbogens zu unterstützen.
Die DE-A-28 20 021 zeigt, dass elektrische Trennschalter bekannt sind, die ein Paar gegeneinandergerichteter Kontakte haben, die in einer Umhüllung angeordnet sind, die mit einem isolierenden Fluid, wie z. B. Schwefelhexafluorid-Gas (SF6), gefüllt ist. Die Kontakte sind in der Lage, eine Relativbewegung durchzuführen zwischen einer geschlossenen Schaltkreisstellung, in der sie einander berühren, um einen Strom dazwischen hindurchzuleiten, und einer offenen Schaltkreisstellung, in der die Kontakte getrennt sind. Wenn die Kontakte voneinander wegbewegt werden, führt der Strom zwischen den Kontakten zu einer Lichtbogenbildung, bevor der Strom unterbrochen wird. Der Lichtbogen kann die Kontakte ernsthaft beschädigen, wodurch die Lebensdauer des elektrischen Trennschalters verringert wird.
Um das Löschen des Lichtbogens zu unterstützen und so das Beschädigen der Kontakte zu verhindern, wird der Bogen gedreht. Der Bogen wird durch eine Lorentz-Kraft gedreht, die erzeugt wird, wenn der durch den Lichtbogen fliessende Strom ein Magnetfeld kreuzt, das durch eine Spule neben den Kontakten erzeugt wird. Der Lichtbogen wird gedreht, um ihn von den Flächen zu entfernen, wo das Gas ionisiert worden ist. Wenn der Lichtbogen schneller gedreht wird als das Gas ionisiert werden kann, wird der Lichtbogen gelöscht.
Ein Problem bei elektrischen Trennschaltern besteht darin, dass eine Verschlechterung des Gases in dem Bereich zwischen den Kontakten auftritt, wo der Lichtbogen erzeugt wird, und dass der Lichtbogen auch die Spule kurzschliessen kann.
Ein Versuch, dieses Problem zu überwinden, ist in der DE-A- 28 20 021 dargestellt. Sie verwendet die Bewegung eines Kontaktes weg von dem anderen, um eine Strömung des isolierenden Gases zu erzeugen, das die Kontakte umgibt, um den Bereich zu spülen, in welchem der Lichtbogen zwischen den Kontakten gezogen wird, um das Löschen der Lichtbögen zu unterstützen..
In der DE-A-28 20 021 wird das Spülgas aus einem Bereich unmittelbar neben einem Kontakt genommen und wird anschliessend aufgeheizt, wobei es wahrscheinlich ist, dass es ionisiertes Gas mit metallischen Partikeln enthält. Ausserdem wird in der DE-A-28 20 021 das Spülgas nur in einer Richtung zugeführt, die parallel zu der Achse ist, entlang derer die Kontakte getrennt werden.
Dies führt zu einer ineffizienten Spülung und folglich zu einer schlechten Lichtbogen-Löschung.
Gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrischer Trennschalter eine Umhüllung, die mit einem isolierenden Fluid gefüllt ist, mindestens ein Paar gegeneinander gerichteter Kontakte, die in der Umhüllung untergebracht sind und die getrennt werden können, um einen Lichtbogen zu ziehen, ein Betätigungsglied zum axialen Bewegen eines Kontaktes relativ zu dem anderen, wobei das Betätigungsglied einen an ihm montierten Kolben hat, wodurch im Betrieb eine axiale Bewegung des Betätigungsglied bewirkt, dass der Kolben ein Spülfluid von dem Bereich, aus dem der Lichtbogen gezogen wird, komprimiert, um die Löschung des Lichtbogens zu unterstützen, wobei Mittel vorgesehen sind, um gesonderte axiale und radiale Strömungen des komprimierten Spülfluids in den Bereich zwischen den Kontakten zu richten, wo der Lichtbogen gezogen wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Spule neben den Kontakten angeordnet, die ein Magnetfeld erzeugt, das den zwischen den Kontakten gezogenen Lichtbogen dreht.
Das Spülfluid kann zu dem Bereich, in dem der Lichtbogen gezogen wird, über einen Durchtritt durch mindestens einen der Kontakte und über mindestens eine andere Leitung gerichtet werden. Vorzugsweise ist das Spülfluid Schwefelhexafluorid.
Es kann in der Spule eine Abschirmung vorgesehen sein, die verhindert, dass der Lichtbogen die Spule kurzschliesst.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Fig. 1 beschrieben. Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines elektrischen Trennschalters gemäss der vorliegenden Erfindung in einer geöffneten Schaltkreisstellung.
In Fig. 1 umfasst ein allgemein mit 10 bezeichneter elektrischer Trennschalter eine Umhüllung 12, die mit einem isolierenden Fluid gefüllt ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das isolierende Fluid Schwefelhexafluorid-Gas SF&sub6; unter Druck.
In der Umhüllung 12 ist ein Paar gegeneinander gerichteter elektrischer Kontakte 14, 16 angeordnet. Die Kontakte 14, 16 erstrecken sich durch die Umhüllung und sind zu einer Relativbewegung zwischen einer geschlossenen Schaltkreisstellung und einer geöffneten Schaltkreisstellung in der Lage.
Der Kontakt 14 ist feststehend, und der Kontakt 16 bewegt sich axial dazu. In der geschlossenen Schaltkreisstellung ist die Spitze des Kontaktes 16 innerhalb des feststehenden Kontaktes 14, um einen Strom dazwischen hindurchzuleiten. In der in Fig. 1 gezeigten offenen Schaltkreisstellung ist der Kontakt 16 von den Kontakten 14 durch eine Betätigungsglied 22 zurückgezogen.
Das Betätigungsglied 22 hat einen darauf montierten Kolben 24 und erstreckt sich durch einen Kompressionszylinder 25.
Eine Spule 18 ist neben dem feststehenden Kontakt 14 vorgesehen, und eine Abschirmung 20 ist neben der Spule 18 angebracht.
Wenn im Betrieb der elektrische Trennschalter 10 geschlossen wird, kommen die Hauptkontakte 14 und 16 miteinander in Berührung, um eine Phase der Stromversorgung zu tragen.
Wenn der Strom unterbrochen werden soll, bewegt das Betätigungsglied 22 den Kontakt 16 axial relativ zu dem feststehenden Kontakt 14. Die Kontakte 14 und 16 werden getrennt, und es wird ein Lichtbogen zwischen ihnen gezogen. Wenn die Spitze des Kontaktes 16 durch die Elektrode 17 hindurchtritt, wird der Lichtbogen zwischen dem Kontakt 16 und der Elektrode 17 überführt. Der elektrische Stromweg verläuft dann durch die Elektrode 17 in die Spule und zu dem Verbindungspunkt 19.
Wenn der Strom durch die Spule hindurchtritt, wird ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld wird durch den durch den Lichtbogen fliessenden Strom gekreuzt, und es wird eine Lorentz-Kraft erzeugt, die den Lichtbogen dreht. Der Lichtbogen wird gedreht, um ihn von den Bereichen zu entfernen, in denen das isolierende Gas SF6 ionisiert worden ist. Wenn der Lichtbogen schneller gedreht wird als das Gas ionisiert werden kann, wird der Lichtbogen gelöscht.
Die Abschirmung 20 erzeugt eine Umhüllung für den Lichtbogen, so dass der Lichtbogen eingeschlossen ist und die Spule 18 nicht kurzschliessen kann. Die Abschirmung 20 schliesst auch ionisiertes Gas und Metalldämpfe in dem Bereich A ein.
Um eine Zunahme von Wärme, Metalldämpfen und ionisiertem Gas zu verhindern, die zu einem elektrischen Zusammenbruch bzw. Kurzschluss führen und verhindern, dass der Lichtbogen gelöscht wird, wird ein spülender Gasstrom dem Bereich A zugeführt.
Der spülende Strom aus SF&sub6;-Gas wird in dem Zylinder 25 durch den Kolben 24 komprimiert, der an dem Betätigungsglied 22 des Kontaktes 16 montiert ist. Wenn sich der Kontakt 16 axial bewegt, komprimiert der Kolben 24 das SF&sub6;- Gas. Der Durck wird abgebaut, wenn das Gas durch einen Durchtritt 26 in dem sich bewegenden Kontakt 16 und die Leitungen 28 in den Bereich A hindurchtritt.
Die spülende Strömung aus Gas spült den Bereich A wirkungsvoll aus und verteilt die ionisierenden Gase und die Metalldämpfe, die einen elektrischen Zusammenbruch bzw. Kurzschluss verursachen. Die spülende Gasströmung unterstützt daher das Löschen des Lichtbogens.
Der Lichtbogen wird durch die Kombination des Drehens durch die Lorentz-Kraft und das Entfernen der Wärme, der Metalldämpfe und des ionisierten Gases aus dem Bereich A gelöscht.
Bei niedrigen Lichtbogenströmen ist genügend Energie vorhanden, um den Lichtbogen mit hoher Geschwindigkeit zu drehen. Der Lichtbogen kann sich erneut bilden, wenn er durch denselben ionisierten Gasweg hindurchtritt. Die spülende Gasströmung durch den Durchtritt 26 und die Leitungen 28 hindurch gewährleistet, dass bei diesen niedrigen Lichtbogenströmen die Metalldämpfe und die ionisierten Gase verteilt werden, um eine erneute Bildung des Lichtbogens zu verhindern.
Ein elektrischer Trennschalter gemäss der vorliegenden Erfindung ist besonders wirkungsvoll bei hohen Spannungen im Bereich oberhalb 72 KV. Der Fachmann erkennt jedoch, dass die Verwendung einer spülenden Fluidströmung in einem elektrischen Trennschalter verwendet werden kann, bei dem die Beseitigung von ionisiertem Gas oder Verunreinigungen aus dem Bereich, in dem der Lichtbogen gezogen wird, notwendig ist.
Der Fachmann wird ausserdem erkennen, dass die spülende Fluidströmung jedes beliebige isolierende Medium sein kann und von einer gesonderten Quelle zugeführt werden kann, die unabhängig von der Bewegung der Kontakte gesteuert wird.

Claims

1. Elektrischer Trennschalter (10) mit einer Umhüllung (12), die mit einem isolierenden Fluid gefüllt ist; mindestens einem Paar gegeneinander gerichteter Kontakte (14, 16), die in der Umhüllung untergebracht sind und die getrennt werden können, um einen Lichtbogen zu ziehen; einem Betätigungsglied (22) zum axialen Bewegen eines Kontaktes relativ zu dem anderen, wobei das Betätigungsglied einen an ihm montierten Kolben (24) hat, wodurch im Betrieb eine axiale Bewegung des Betätigungsglieds bewirkt, daß der Kolben (24) ein Spülfluid von dem Bereich, aus dem der Lichtbogen gezogen wird, komprimiert, um die Löschung des Lichtbogens zu unterstützen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (26, 28) vorgesehen sind, um gesonderte axiale und radiale Strömungen des komprimierten Spülfluids in den Bereich zwischen den Kontakten zu richten, wo der Lichtbogen gezogen wird.

2. Elektrischer Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule (18) neben den Kontakten (14, 16) angeordnet ist, die ein Magnetfeld erzeugt, das den zwischen den Kontakten gezogenen Lichtbogen dreht.

3. Elektrischer Trennschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum axialen Richten des komprimierten Spülfluids in den Bereich zwischen den Kontakten (14, 16) ein Durchtritt (26) ist, der sich durch mindestens einen der Kontakte (16) hindurch erstreckt.

4. Elektrischer Trennschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum radialen Richten des komprimierten Spülfluids in den Bereich zwischen den Kontakten mindestens ein Kanal (28) ist.

5. Elektrischer Trennschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschirmung (20) neben der Spule (18) vorgesehen ist, um zu verhindern, daß die Spule durch den Lichtbogenstrom kurzgeschlossen wird.

6. Elektrischer Trennschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülfluid Schwefelhexafluoridgas ist.