DE732367C - Hochspannungssicherung - Google Patents

Description

Während den bekannten Hochspannungsschaltern mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes Löschmittel in der Bewegung der Kontakte während des Schaltvorganges ein verhältnismäßig einfaches Mittel zur Verfügung steht, um auf mechanischem Wege· einen beliebig starken Löschmittelstrom zu erzeugen oder auszulösen, sind Schmelzsicherungen wegen des Fehlens zwangsläufig bewegter Teile

ίο auf die thermische Wirkung des zu unterbrechenden Stromes zur Erfüllung des genannten Zweckes angewiesen. Der beim Ansprechen der bekannten Sicherungen entstehende Hochspannungslichtbogen erzeugt entweder selbst

das Löschmittel aus einem festen oder flüssigen Stoff, der den Schmelzleiterraum umgibt, wodurch ohne weiteres eine Blasströmung in Richtung der Lichtbogenachse erzielt wird, oder er beeinflußt einen in der

ao Nähe befindlichen Löschmittelerzeuger oder -vorratsbehälter derart, daß ein Löschmittelstrom nur dann entsteht, wenn der Bogen eine gefährliche Größe annimmt. , Bei den bekannten Schmelzsicherungen ist also der Löschmittelstrom von dem zu unterbrechenden Strom abhängig, und es kann daher vorkommen, . daß bei geringem Überstrom von der Größenordnung des Grenzstromes die Löschwirkung ausbleibt oder ungenügend ist und infolgedessen eine Löschung gar nicht oder verspätet erfolgt, womit Schäden auch außer- halb der Sicherung an anderen Anlageteilen verbunden sein können. Bekannte Abhilfemaßnahmen hiergegen, wie z. B. die Anordnung mehrerer Unterbrechungs- und Löscheinrichtungen für verschiedene Stromstärken, führen zu verwickelten und teuren Bauformen. Es ist bekannt, durch den zu unterbrechenden Strom einen von dessen Stromstärke unabhängigen Löschmittelstrom auszulösen.

Hierbei ist eine axiale Richtung des Blasstromes nicht ohne weiteres gegeben. Sie Lärm erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, dal;! die Stelle, an der der Löschmittel- -;trom aus dem besonderen Raum heraus in den Löschraum eintritt, zugleich die ruhende Elektrode einer durch die Wärmeentwicklung des zu unterbrechenden Stromes oder Lichtbogens oder durch die Druckentwicklung des '/> Löschmittels zu öffnenden Unterbrechungsstrecke bildet, deren andere, bewegliche Elektrode von dem Löschmittelstrom koaxial g troffen wird, derart, daß sie sich von d ruhenden Elektrode rasch fortbewegt und da-'5 durch der Unterbrechurigslichtbogen unter kräftiger koaxialer ßeblasung durch den Löschmittelstrom rasch in die Länge gezogen wird.

-In Eig. ι ist als Ausführungsbeispiel der an Erfindung eine Sicherung im Längsschnitt dargestellt. In einem Sicherungsrohr 2 aus Fiber, Porzellan, Glas oder einem anderen Isolierstoff mit den Anschlußteilen4 und O befindet sich ein auswechselbarer Einsatz, bestehend aus "einem Aletallzylinder 10, der oben mit Innengewinde versehen ist und durch eine auf einem Schulterbund 12 ruhende Abdeckplatte 14 aus leitendem Werkstoff abgeschlossen ist. Darüber ist ein Deckel 16 einge-3" schraubt. Ein Gewindeansatz 15 an diesem Deckel erstreckt sich durch eine zentrale Bohrung der Endkappe 4 hindurch und wird dort von einem Klemmdeckel 17 mit einem Ansatz 104 festgehalten. An dem unteren Mundstück 18 des Metallzylinders 10 ruht auf einer Schulter 20 eine siebartig durchlöcherte Scheibe 22. An das Mundstück 18 ist mit Gewinde ein rohrförmiger Isolierteil 24 z. B. aus Fiber oder knetbarem Isolierstoff angeschraubt. Seine Bohrung" schließt sich mit einem zylindrischen Teil 26 an die Bohrung des ,Mundstückes 18 als deren Fortsetzung unmittelbar an und erweitert sich zu einem Blastrichter 28. In die durchlöcherte Absehlußspheibe 22 ist ein Isolierröhrchen 30 aus Fiber o. dgl. eingesetzt, das nach oben nicht ganz bis an die Abdeckplatte 14 reicht. An der letzteren ist ein Schmelzdraht 32 befestigt. Dieser besteht aus einer schmelzbaren Legierung von hohem spezifischem Widerstand, z. B. Chromnickel. Er reicht durch das Isolierröhrchen 30 hindurch und ist mittels eines rohrförmigen Anschlußstückes 34 mit einem biegsamen Leiter 36 verbunden, der außerhalb des durch eine Kappe 38 verschlossenen Sicherungsendes mit einer Flügel sch raube 42 am Anschlußstück 6 befestigt ist. Im Metallzyliuder 10 ist in unmittelbarer Berührung mit Widerstandsschmelzdraht 32 ein leicht brennbarer, gaserzeugender Stoff 44 angeordnet, ■ z. B. Schießpulver oder Schießbaumwolle.

Darunter, durch eine Schutzwand 4S getrennt, sind Kühlmittel 46 vorgesehen, beispielsweise Metallspäne oder ein gasabgebendes Material, das unter Hitzeeinwirkung relativ kühle, nichtionisierte Gase abgibt, z. B. Borsäure. Fiber, Kunstharz, o. dgl. Das Kühlmittel 46 kanu auch aus einer Mischung λ'οη Metallspänen und gasabgebenden Stoffen bestehen. Zwischen dem Anschlußstück 34 und dem Mundstück 18 des Metallzylinders 10 ist ein für den Ansprechstrom bemessenes bzw. maßgebendes kurzes Schmelzglied 50 mit kleinem Ohmschem Widerstand vorgesehen.

Die. beiden Schmelzglieder 50 und 32 sind also zueinander parallel geschaltet. Bei ("berstrom schmilzt zuerst das Schmelzglied 50. Das Schmelzglied 32 übernimmt dann den ganzen, die Sicherung durchfließenden Strom und schmilzt infolgedessen unmittelbar danach ebenfalls. Hierdurch wird der gaserzeugende Stoff 44 entzündet. Die heißen Explosionsgase kühlen sich beim Durchgang durch den Stoff 46 und gelangen durch die durchlöcherte Scheibe 22 in den Kanal 26. Hier treffen sie auf den Unterbrechungslichtbogen, der sich nach der Zerstörung des Schmelzdrahtes 32 unterdes zwischen dem Anschlußstück 34 und dem benachbarten Mundstück 18 des Metallzylinders 10 durch Rückzündung gebildet hat. Hier, an der engsten Stelle einer Art Strömungsdüse, ist die Beblasung des Lichtbogens besonders wirksam. Außerdem wird der ■ Lichtbogen durch Wegblasen des biegsamen Leiters 36 in die Länge gezogen. Die Lichtbogenlöschung tritt also bei verschiedenen Stromstärken des Unterbrechungsstromes bereits nach kürzester Zeit mit Sicherheit ein. Aus dem Isolierteil 24 kann hierbei gegebenenfalls ein zusätzlicher stromabhängiger Löschmittelstrom erzeugt werden, durch den die Blaswirkung bei hohen Unterbrechungsleistungen noch gesteigert wird.

Der in Fig. 2 im Schnitt dargestellte obere Teil einer Sicherung enthält eine Reihe gleieher Teile wie die Sicherung nach Fig. 1. die deshalb auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Anders dagegen ist. daß der Metallzylinder 10 selbst einen durchlöcherten Boden 52 mit einer sich nach unten erstreckenden zentralen Elektrode 62 besitzt. Durch diese hindurch reicht der Widerstandsschmelzdraht 55 nebst dem ihn umgebenden Isolierröhrchen 64. Der für den Grenzstrom bemessene und maßgebende Schmelzteil i><> ist an der Elektrode 62 befestigt. Die Führungseinrichtungen für den Löschmittelstrom sind hier noch mehr der Form einer Lavaldüse anenähert. Ihre engste Stelle wird von einem besonderen Einsatz 58 aus besonders hitzebeständigem Metall- oder Isolierstoff gebildet, der in den Isolierteil 54 eingeschraubt ist. Vor

der engsten Stelle befindet sich ein erweiterter Raum 56, durch den die Strömung vergleichmäßigt wird. Etwa an der engsten Stelle befindet sich der untere Fußpunkt des Lichtbogens in dem Augenblick, in dem der Lichtbogen entsteht. Bei 60 bildet wiederum der Isolierteil 54 einen trichterförmigen Fortsatz der Lavaldüse. Die Wirkungsweise dieser Sicherung ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige der Sicherung nach Fig. 1. Bei der Sicherung nach Fig. 2 wird jedoch der Lichtbog'en von vornherein seiner ganzen Länge nach axial beblasen, während dies bei der Sicherung nach Fig. "1 nur für den am Anschlußteil 34 befindlichen Lichtbogenfußpunkt und den anschließenden Teil der Lichtbogensäule der Fall ist.

Dadurch, daß bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der endgültig zu löschende Lichtbogen an der Stelle des zuerst ansprechenden Schmelzgliedes 50 bzw. 66 hervorgerufen wird und nicht an der Stelle des nachfolgenden Schmelzelementes 32 bzw. 55, das die Zündung des gaserzeugenden Stoffes 44 bewirkt, wird erreicht, daß sich der ganze Lichtbogen von vornherein in einer von kühlen nichtionisierten Gasen durchspülten Umgebung befindet. Hierbei kann die Auslösung des Löschmittelstromes so frühzeitig erfolgen, daß der L^Tnterbrechungslichtbogen bereits im Entstehen dem Löschmittelstrom ausgesetzt ist. Eine weitere Verbesserung in. dieser -Richtung kann dadurch erzielt werden, daß der zu löschende Unterbrechungslichtbogen von sämtliehen Schmelzstellen ferngehalten wird, indem er an einer von der Schmelzstelle entfernten Stelle durch Trennung zweier mechanischer Kontakte mit Hilfe des frei werdenden Löschmitteldruckes gezogen wird. Hier ist der Metallzylinder 10 oben durch einen metallenen Gewindestopfen 68 abgeschlossen. An diesem ist mittels einer Schraube 70 und einer Scheibe 74, die beide aus Isolierstoff bestehen, • ein Metallnippel 72 befestigt, dessen Gewindefortsatz 76 von dem Klemmdeckel 17 gehalten wird. Durch eine Bohrung in dem Nippel J2 und der Isolierschraube 70 erstreckt sich ein Widerstandsschmelzdraht 78 in die Pulverfüllung 44 hinein bis zur Wandung des Metallzylinders 10. Ein parallel geschalteter und für den Grenzstrom bemessener bzw. maßgebender Schmelzdraht 8q überbrückt den durch die Scheibe 74 bedingten Isolierabstand zwischen dem Nippel 72 und dem Verschlußdeckel 68. Der biegsame Leiter 36 ist mit seinem oberen Ende, das von dem Anschlußstück 34 gebildet wird, in der Stirnöffnung eines kappenartigen Kontaktstückes 82 befestigt, dessen zylinderförmiger Teil in einzelne federnde Kontaktfinger 84 aufgespalten ist. Das Kontaktstück 82 sitzt im Mundstück 18 des Metallzylinders 10 und verschließt auf diese Weise in seiner Betriebslage die Gasaustrittsöffnung, indem es durch die federnde Reibung der Kontaktfinger 84 festgehalten wird. Beim Ansprechen der Sicherung wird dieser Verschluß durch den Druck der sich ausbildenden Löschgase geöffnet, indem das kappenartige Kontaktstück 82 und mit ihm das obere Ende des biegsamen Leiters 36 nach unten weggeschleudert wird. Der hierbei an der Trennstelle zwischen den Teilen 18 und 82 sich ausbildende Lichtbogen ist bereits im Entstehen einer sehr kräftigen Beblasung mit gekühltem Löschmittel ausgesetzt, so daß der Lichtbogen sehr bald und sicher gelöscht wird.

Nach Fig. 4 wird in an sich bekannter Weise ein Löschmittelvorratsbehälter 86 verwendet, der durch ein Schmelzelement 94 verschlossen ist. Zum Unterschied \-on den bekannten Sicherungen befindet sich jedoch hier der unter dem Einfluß des Lichtbogens sich öffnende Verschluß 94 an einer Stelle, an der die Lichtbogenbildung beginnt; das für den Grenzstrom bemessene bzw. maßgebende Schmelzelement 95 ist nämlich unmittelbar an das Schmelzelement 94 angesetzt und hat eine so geringe Länge, daß auch ein durch geringen Überstrom hervorgerufener Lichtbogen genügt, um den Verschluß wegzuschmelzen, so daß das Löschmittel aus dem Behälter 86 ausströmen kann. Zur bequemen Füllung und Befestigung des Behälters bzw. des ganzen auswechselbaren Sicherungseinsatzes ist ein eingeschweißter oder hartgelöteter Deckel 88 mit einer engen, durch einen Gewindestopfen 92 verschlossenen Bohrung vorgesehen, an dem sich auch ein Gewindeansatz 90 befindet, der λόπ dem Klemmdeckel »oo 17 erfaßt wird.

Da der beim Ansprechen der Sicherung ausgelöste Löschmittelstrom unabhängig" von dem zu unterbrechenden Strom in stets gleicher Stärke zur Verfugung steht, so kann er dazu benutzt werden, eine durch das Auslösen der Sicherung notwendig oder erwünscht gewordene Handlung zu vollziehen, z. B. eine die Halterung der Sicherung abstützende Sperrvorrichtung zu lösen, so daß die Siehe- no rung mindestens an einem Ende von der Leitung getrennt, eine spannungssichere Trennstrecke geschaffen und eine Anzeige für das Ansprechen der Sicherung und die Notwendigkeit ihrer Auswechselung herbeigeführt wird.

Fig. 5 zeigt eine Sicherung 2 mit den Anschlußteilen 4 und 6, die an den winkelförmigen Leiter 102 bzw. über einen Ansatz 112, einen zur Halterung gehörenden Hebel 114 und einen diesen Hebel aufnehmenden Kontaktteil r22 mit dem Leitungsanschluß 124 ver-

bunden sind. Die Leitungsanschlüsse 122, 124 sind mittels Schrauben 101 und Isolatoren 98 und 100 auf einer Grundplatte 96 angebracht. Der Hebel 114 ist mit Führungs- bzw. Sperrstiften 118, 120 und 126 versehen, die mit entsprechenden Aussparungen bzw. Anschlägen des Kontaktstückes 122 derart zusammenarbeiten, daß der Hebel aus der dargestellten Stellung im Uhrzeigersinn gedreht werden to kann, bis der Sperrstift 126 in die ihn aufnehmende Rast 128 gelangt ist. Die Drehung kann jedoch nicht stattfinden, solange der biegsame Leiter 36 straft" gespannt ist, dessen aus der Sicherung unten herausragendes Ende über einen am Hebel 114 befestigten Knebel 130 geführt und an den gleichen Hebel mittels einer Flügel sch raube 132 angeschlossen ist. Am oberen Ende wird die Sicherung dadurch gehalten, daß ihr Ansatz 104 in eine Aussparung des federnden waagerechten Schenkeis des winkelförmigen Anschlußteiles 102 hineinragt, dessen Ende 106 hakenförmig gebogen ist. Damit die Sicherung auch von Hand herausgenommen werdenkann, ist an der Kappe 4 ein Arm 108 vorgesehen, an den ein Hebel 110 angelenkt ist. Letzterer ist beispielsweise mit einem Auge versehen, in das der Haken einer Bedienungsstange eingeführt werden kann. Wird dann der Hebel 110 im Uhrzeigersinn gedreht, so wird der Haken 106 angehoben, so daß die Sicherung aus ihrer oberen Halterung gelöst werden kann. Wenn dagegen die Sicherung anspricht, so verliert der untere Hebel 114 seinen Halt und dreht sich, wie oben erwähnt, im Uhrzeigersinn bis zum Anschlag des Stiftes 126 an der Rast 12S. Dadurch wird der obere Teil der Sicherung ebenfalls aus seiner Halterung gelöst, sofern der Federungsweg des waagerechten Schenkels des Anschlußteiles 102 um einen entsprechenden Betrag kleiner ist als die Strecke, um die sich die ganze Sicherung seilet. Die Sicherung kann sich infolgedessen um einen bestimmten Winkel im Uhrzeigersinn drehen. wobei das Gelenk 116 den Drehpunkt bildet, bis die untere Sicherungskappe erneut an dem Hebel 114 einen Halt gefunden hat. Auf diese Weise entsteht zwischen der oberen Sicherungskappe 4 und dem hakenförmigen Ende 106 des Anschlußteiles 102 eine sichtbare Trennstrecke.

Nach Fig. 6 kann an dem biegsamen Leiter 36 ein kolbenartiger Teil 136 angebracht sein, der mit ziemlich dichtem Abschluß in einer Öffnung der unteren Sicherungskappe 134 gleitet. Die Bewegung dieses kolbenartigen Teiles 136, die durch einen Bund 138 begrenzt wird, erfolgt beim Ansprechen der Sicherung zwangsläufig unter dem Einfluß des Löschmitteldruckes. Auf diese Weise können Fehler vermieden werden, die sonst beispielsweise durch Verklemmen des biegsamen Leiters t,C> entstehen können und möglicherweise die Lösung der Halterung und damit die Anzeige, daß die Sicherung angesprochen hat, verhindern.

Xach Fig. 7 ist der biegsame Leiter 36 seitwärts durch eine Öse 142 hindurch aus der Kappe 140 herausgeführt und an dieser mit Flügelschraube 144 befestigt. Die Kappe ist 7" über einen Arm mittels eines Gelenkes 160 an einem zur Halterung dienenden Hebel 158 mit den Führungs- bzw. Sperrstiften 162, ifq, IfV) angelenkt und über ein biegsames Leiterband 168 mittels Schrauben 170 g'iit leitend verbunden. Mittels an der Stirnseite der Kappe 140 befindlicher Lappen und eines Gelenkes 151 ist ein Winkelhebel 150 mit einem Sperrhaken 152 angelenkt. Der Sperrhaken erfaßt in betriebsmäßiger Ruhelage einen Sperrstift 154, der sich zwischen zwei zu beiden Seiten des Winkelhebels 150 befindlichen Ansätzen 156 des Halters 158 erstreckt. Auf den Winkelhebel 150 kann ein Kolben 146, dessen Bewegung durch einen Bund 148 be- ⁸S grenzt ist, unter dem Druck des abströmenden Löschmitteis derart einwirken, daß sich der Winkelhebel 150 im Uhrzeigersinn dreht und somit die Sperrung ausgelöst und ähnlich, wie oben beschrieben, eine sichtbare Trennstrecke geschaffen wird.

Claims (12)

1. Patentansprüche:

   i. Hochspannungssicherung, bei der der ⁹^ Unterbrechungslichtbogen in einem geschlossenen Löschraum durch ein strömendes Löschmittel beblasen wird, das in einem besonderen Raum vorrätig gehalten oder durch chemische Umsetzung entwickelt wird und dessen von der elektrischen Stromstärke unabhängige Strömung durch ein Schmelzelement ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle, an der der Löschmittelstrom aus dem besonderen Raum heraus in den Löschraum eintritt, zugleich die ruhende Elektrode einer durch die Wärmeentwicklung des zu unterbrechenden Stromes oder Lichtbogens oder durch die Druckentwick, 11c lung des Löschmittels zu öffnenden Unterbrechungsstrecke bildet, deren andere, bewegliche Elektrode von dem Löschmittelstrom koaxial getroffen wird, derart, dal.i sie sich von der ruhenden Elektrode rascli fortbewegt und dadurch der Unterbrechungslichtbogen unter kräftiger koaxialer Beblasung durch den Löschmittelstrom rasch in die Länge gezogen wird.
2. 2. Hochspannungssicherung nach Ausprach i, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei bei geringem Überstrom nachein-

   ander ansprechenden Schmelzelementen das nachfolgende Schmelzelement den Löschmittelstrom auslöst, und daß der zu löschende L'nterbrechungslichtbogen an der Stelle des zuerst ansprechenden Schmelzelementes entsteht.
3. 3. Hochspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschmittelstrom aus einem leicht brennbaren Stoff erzeugt und gekühlt wird, bevor er den L'nterbrechungslichtbogen erreicht.
4. 4. Hochspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich an einer Stelle, an der bei Überstrom die Lichtbogenbildung beginnt, ein unter dem Einfluß des Lichtbogens sich öffnender Verschluß eines mit Löschmittel unter Überdruck gefüllten Vorratsbehälters befindet.
5. S- Hochspannungssicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf Überstrom ansprechendes Schmelzelement von geringer Länge an ein den Löschmittelvorratsbehälter verschließendes Schmelzelement angesetzt ist.
6. 6. Hochspannungssicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nachfolgende Schmelzelement durch den an der Stelle des zuerst ansprechenden Schmelzelementes entstehenden Lichtbogen zerstört wird.
7. 7. Hochspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zu löschende Unterbrechungslichtbogen an einer von den Schmelzstellen entfernten Stelle durch Trennung zweier mechanischer Kontakte mit Hilfe des beim Ansprechen frei werdenden Löschmitteldruckes gezogen wird.
8. 8. Hochspannungssicherung nach Anspruch -i, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschmittelstrom so frühzeitig ausgelöst wird, daß der Unterbrechungslichtbogen bereits im Entstehen dem Löschmittelstrom ausgesetzt ist.
9. 9. Hochspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Wege des Löschmittelstromes vor seinem Eintritt in die Führungseinrichtungen ein erweiterter Raum vorgesehen ist.
10. 10. Hochspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zu unterbrechende Lichtbogen einen zusätzlichen stromabhängigen Löschmittelstrom aus einem gasabgebenden Stoff erzeugt, indem ein solcher Stoff an der Bahn der beweglichen Elektrode angeordnet ist.
11. 11. Hochspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des abströmenden Löschmittels eine die Halterung der Sicherung abstützende Sperrvorrichtung löst.
12. 12. Hochspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzelement bzw. die Schmelzelemente und die Löscheinrichtung einen auswechselbaren Sicherungseinsatz bilden.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen