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Elektrischer Hochspannungsschalter Die Erfindung betrifft einen elektrischen
Hochspannungsschalter mit einer Differentialpumpeinrichtung zur Steigerung des Löschmitteldrucks.
Bei den meisten Schaltern dieser Art wird der Antriebsdruck für den Pumpkolben durch
den Lichtbogen selbst hervorgerufen. Diese Schaltergattung ist zur Beherrschung
großer Ströme sehr wirksam, da bei diesen eine plötzliche und kräftige Verdampfung
von Flüssigkeit einsetzt und als Folge davon ein kräftiger Druckanstieg in der Pumpenkammer
entsteht, der den Pumpkolben in Bewegung setzt. Ein solcher Schalter ist aber zur
Beherrschung sehr kleiner Ströme weniger geeignet, da hierbei die freiwerdende Lichtbogenenergie
nicht ausreicht, einen genügend lohen :1iitriebsdruck für den Pumpkolben zu erzeugen.
Man hat daher versucht, durch Verwendung von zwei getrennten Löschvorrichtungen
der Schwierigkeiten Herr zu werden.
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So wurde ein Schalteraufbau vorgeschlagen, bei welchem die Löschflüssigkeit
über zwei voneinander getrennte, quer zum Lichtbogen gerichtete Kanalgruppen geleitet
wird. Der einen Gruppe, die zur Löschung großer Ströme dient, wird die Löschflüssigkeit
unter der Wirkung des vom Lichtbogen erzeugten Drucks und der anderen Gruppe, die
zum Löschen kleiner Ströme dient, unter der Wirkung eines äußeren Drucks zugeführt.
Es handelt sich hier um einen normalen Löschkammerschalter mit zwei voneinander
getrennt angeordneten Druckkammern, bei dem das unter der Wirkung eines äußeren
Drucks
zugeführte Löschmittel der zweiten Druckkammer des Schalters
zugepumpt wird. Die Auslässe der Querkanäle münden in einen gemeinsamen drucklosen
Schalterraum. Die unter. fremdem Druck --
die Druckkammer eintretende Löschmittelmenge
wird von den Druckverhältnissen in dieser Kammer, in die der Lichtbogen hineingezogen
wird, beeinflußt. Zur Beseitigung dieses Nachteils dient die Erfindung.
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Sie betrifft einen Hochspannungsschalter mit einer Druckausgleichkammer,
in der sich ein Differentialpumpkolben zur Steigerung des Löschmitteldrucks befindet.
Die Erfindung besteht darin, daß eine von der Lichtbogenenergie unbeeinflußte Löschmittelströmung
den vorteilhaft außerhalb der Druckkammer brennenden Teil des Lichtbogens bespült
bzw. durchwirbelt. Dieser Lichtbogenteil wird an mehreren Stellen oder insgesamt,
bearbeitet. Die unter fremdem Druck zugeführte Löschmittelströmung kann hierbei
allein oder zusätzlich zu einer von der Lichtbogenenergie abhängigen Strö-
mung
den außerhalb der Druckkammer brennenden Lichtbogen durchwirbeln.
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Hierbei ist es zweckmäßig, daß die durch einen fremden Gasdruck erzeugte
Löschmittelströmung den Lichtbogen an mehreren Stellen quer zu seiner Längsrichtung
trifft und ihn in Aufnahmekanäle treibt. Die Löschströmung kann hierbei mit Hilfe
einer Rohrleitung durch den druckfreien Schalterraum unmittelbar der Bespülstelle
des Lichtbogens zugeleitet werden. Im Stromnulldurchgang ist in der Hauptsache nur
eine Verschiebearbeit zu leisten, da keine wesentlichen Gegendrücke vorhanden sind.
Aus diesem Grunde ist auch nur ein geringer Kraftaufwand erforderlich und es bleibt
die benötigte Beblasungsmenge an Löschflüssigkeit in kleinen Grenzen.
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Die Bespülung bzw. Durchwil-belung des außerhalb der Druckkammer brennenden
Lichtbogens kann auch in der Weise erfolgen, daß gemäß der Erfindung eine Einrichtung
getroffen wird, bei der in der Umgebung des Lichtbogens außerhalb derDruckkammer
eine Umwälzvorrichturlg vorgesehen ist. Diese ruft eine Durchwirbelung der den Lichtbogen
umgebenden Flüssigkeit unabhängig von der Lichtbogenenergie hervor. Die Löschmittelströmung
wird bei dieser Bespülungsart ebenfalls durch Druckluft oder in Abhängigkeit von
der Schaltstiftbewegung erzeugt. Die benötigte Druckmenge ist außerordentlich klein.
Sie braucht lediglich einen kleinen Kolben zu verstellen, der einen Hubweg zurücklegt,
wie er zur Bewegung der Umwälzvorrichtung erforderlich ist.AuchistwiederumbeidiesemLöschverfahren
für kleine Ströme ein nur geringer Kraftaufwand erforderlich, da lediglich eine
Verdrängung von Flüssigkeit von der einen Seite der Umwälzvorrichtung zur anderen
erfolgt. Bei der Strömung über den im druckfreien Schalterraum brennenden Lichtbogen
wird der Lichtbogenpfad derart durchwirbelt, daß der Kontaktzwischenraum im Stromnulldurchgang
von allen Ladungsträgern befreit ist und keine Rückzündungen zu befürchten sind.
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Die Bilder dienen zur Erläuterung der Erfindung und zeigen zwei der
möglichen Ausführungsformen. In einer Löschkammer i ist ein Differentialpumpkolben
2 eingebaut, der die Löschkammer in einen Kolbenantriebsraum 3 urtd in einen Pumpraum
4 unterteilt. Von dem Pumpraum 4 führt ein Kanal 5 zu einer Ringdüse 6, die den
Lichtbogenkanal eng umschließt. Die Kontaktstelle liegt vorteilhaft außerhalb der
Löschkammer im druckfreien Schalterrauu`l. Das die Löschkammer umgebende Schaltergehäuse
wurde als unwesentlich fortgelassen. Von dem ortsfesten Kontakt 7 bewegt sich bei
der Kontakttrennung der Schaltstift 8 durch eine Längsbohrung 9, die durch Querkanäle
i o auf der einen Seite mit dem Druckmittelzuführungsraum i i und auf der anderen
Seite mit dein druckfreien Schalterraum in freier Verbindung steht. Das Rohr 12
dient zur Zuführung des fremden Löschmittels. Der Pumpkolben 2 trägt Verlängerungsstäbe
13, die außerhalb der Löschkammer einen Federteller 14 tragen, auf den eine
Druckfeder 15 zur Rückführung des Pumpkolbens 2 in seine Anfangslage lastet.
Durch diese Anordnung der Druckfeder wird erreicht, daß der unter Spannung stehende
Raum zwischen den voneinander getrennten Kontakten frei von Metallteilen bleibt.
Dies ist besonders wichtig bei dem Abschalten von kleinen Strömen in Hochspannungsnetzen,
da in diesen Fällender Lichtbogen zeitweilig sehr lang durch die Löschkammer (ungestört
durch Löschströmungen an dieser Stelle) gezogen werden kann. Würde dabei die Metallfeder
denKontaktzwischenraum umschließen, 'so könnten leicht vom Lichtbogenpfad über die
Metallteile hinweg Überschläge stattfinden, was hierdurch vermieden ist.
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Wird eine Stromunterbrechung eingeleitet, so wird durch den bewegten
Schaltstift 8 ein Lichtbogen durch den Kanal 9 (Bild 2) und durch die Ringdüse 6
in den Kolbenantriebsraum 3 hineingezogen. Die entstehenden Schaltgase und Dämpfe
können aus dem Kanal 9 unter Zurückhaltung der durch die Rohrleitung i 2 zugeführten
fremden Druckflüssigkeit nach dem druckfreien Schalterraum austreten, wobei sie
zur Reinigung des Lichtbogenpfads beitragen. Die in dem Kolbenantriebsraum 3 sich
bildenden Lichtbogengase verursachen bei einer Lastabschaltung einen kräftigen Druckanstieg,
der den Pumpkolben 2 iri Bewegung setzt. Der Kolben preßt Löschflüssigkeit aus dem
Raum 4 durch den Kanal 5 und durch die Ringdüse 6 über den Lichtbogen hinweg und
bewirkt in bekannter Weise die Löschung des Lichtbogens: Zusätzlich wird auch noch
Löschflüssigkeit aus der Kammer i i quer durch die Lichtbogenstrecke geblasen, wodurch
auch diese außerhalb der Löschkammer liegende Lichtbogenbahn gesäubert wird.
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Werden aber sehr kleine Ströme abgeschaltet, so reicht der im Raum
3 entstehende Gasdruck nicht aus, um den Pumpkolben 2 in Bewegung zu setzen. In
diesem Fall greift sofort die in der Kammer i i zur Verfügung stehende fremde Druckflüssigkeit
ein. Sie erfaßt die in der Bohrung 9 befindlichen Ladungsträger und preßt sie bei
Stromnulldurchgang in die Aufnahmekanäle io. Der Lichtbogenpfad ist auf einer genügend
langen Strecke gesäubert,
so daß Rückzündungen unterbleiben und
a11 die g_#fürcliteteii Störungen beim Abschalten von leer laufenden Leitungen vermieden
sind. Auch die Unterbringung der Rückführfeder 15 außerhalb des Spannungsbereichs
zwischen den Kontakten 7 und 8 trägt dazu bei, überschläge zu vermeiden. Die Züfuhreinrichtung
für die zusätzliche Löschmenge ist so eingerichtet, daß die zugedrückte Löschmittelmenge
nach Beendigung der Löschung wieder aus dem Schalterraum zurücktreten kann.
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In den Bildern 3 und 4 steht der Lichtbogenraum 16 über Öffnungen
17 in freier Verbindung mit dem druckfreien Schalterraum. In diesem Ausführungsbeispiel
ist in dem Lichtbogenraum 16 eineUmwälzvorrichtung vorgesehen, die den Schaltstift
8 in Form einer Platte 18 zum Teil eng umschließt. Diese Platte 18 wird durch eine
Spindel ig getragen, an der ein kleiner Pumpkolben 20 befestigt ist. Eine Feder
21 dient zur Rückführung des Kolbens 20. Der Raum unterhalb des Pumpkolbens 20 steht
mit einer Zuführungsleitung 22 für das fremde Druckmittel in Verbindung.
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Werden bei diesem Ausführungsbeispiel sehr kleine Ströme unterbrochen,
bei denen eine Pumpleistung des Differentialkolbens nicht eintritt, so drückt das
fremde durch das Rohr 22 zugeleitete Druckmittel den kleinen Verstellkolben 20 und
damit auch die Platte 18 nach oben. Die oberhalb der Platte 18 befindliche Flüssigkeit
wird verdrängt und nach dem unterhalb der Platte freigelegten Raum angesaugt. Sie
durchwirbelt hierbei den Lichtbogenpfad und macht ihn im Stromnulldurchgang spannungsfest
gegen Rückzündungen. Nach dem Umschalten der Einlaßvorrichtung für die Rohrleitung
22 können der Kolben 20 und die Platte 18 wieder in ihre Anfangslage zurückkehren,
wobei eine nochnialige Umwälzung des Öls von der Unterseite zur Oberseite der Platte
18 stattfindet.
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Auch bei dieser Ausbildung des Erfindungsgegenstands wird nur eine
kleine Menge an Druckmittel zur Verschiebung des Kolbens 20 und damit der Platte
18 benötigt, urn eine endgültige Löschung her-