EP1226597B1 - Druckgas-leistungsschalter - Google Patents

Druckgas-leistungsschalter Download PDF

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EP1226597B1
EP1226597B1 EP00984829A EP00984829A EP1226597B1 EP 1226597 B1 EP1226597 B1 EP 1226597B1 EP 00984829 A EP00984829 A EP 00984829A EP 00984829 A EP00984829 A EP 00984829A EP 1226597 B1 EP1226597 B1 EP 1226597B1
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circuit breaker
contact tube
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compressed gas
contact
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/57—Recuperation of liquid or gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H2033/888—Deflection of hot gasses and arcing products

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker a hollow for the discharge of hot switching gases, the Switching path limiting contact tube, whose from the Outlet opening facing away from the switching distance with a distance arranged, fixed deflector interacts.
  • Such a circuit breaker is for example from the Publication DE 39 04 439 A1 or FR-A-2 760 890 known.
  • a circuit breaker is for example from the Publication DE 39 04 439 A1 or FR-A-2 760 890 known.
  • the contact tube is fixed arranged so that the distance between the outlet opening and the deflecting body always remains the same and therefore one constant deflected gas flow results.
  • the Distance of the contact pieces limiting the switching distance during the switch-off process is made as large as possible.
  • the known arrangement is an enlargement of the separation distance during the switch-off process only by an extended one Actuating stroke of the movable contact piece possible.
  • the present invention is based on the object To design circuit breakers of the type mentioned at the beginning that the separation distance in the off position without extension the actuation stroke of the movable contact piece increased is, the removal of hot switching gases not is affected.
  • the task is for a circuit breaker of the type mentioned Art solved according to the invention in that the contact tube is axially movable and the outlet opening in any position of the contact tube during the movement of surrounded by a fixed, nozzle-shaped flow straightener is.
  • the flow straightener consists at least partially of an insulating material.
  • Deflecting body at least partially from an insulating material consists.
  • Figure 1 shows the schematic structure of an interrupter unit of a high-voltage circuit breaker.
  • the switch-on position is shown below the line of symmetry, and the switch-off position of the interrupter unit is shown above the line of symmetry.
  • the circuit breaker has a first and a second arcing contact piece 1, 2, which are surrounded by a first and a second nominal current contact piece 3, 4.
  • the first arcing contact piece 1 is designed as a hollow contact tube. It has an inflow opening 5 at its first free end, while an outlet opening 6 is provided at its second free end.
  • the drive of the circuit breaker is coupled by means of a switching rod 7, by the movement of which the first arcing contact 1 and the first rated current contact 3 are moved axially.
  • an essentially hollow cylindrical flow straightener 8 Radially around the outlet opening 6 of the first arcing contact 1, an essentially hollow cylindrical flow straightener 8 is arranged in a stationary manner.
  • a conical deflection body 9 is arranged opposite the opening 10 of the flow director 8.
  • the drive-side part of the interrupter unit is enclosed by an outflow chamber 11.
  • This outflow chamber 11 has outflow openings 12.
  • the wall of the outflow chamber 11 consists of an electrically conductive material which serves to conduct the electrical current.
  • the interrupter unit of the high-voltage circuit breaker is surrounded by a gas-tight encapsulation 13 which is filled with an insulating gas, in particular SF 6 .
  • a first and a second are gas-tight due to the encapsulation 13 electrical connection 14, 15 and the shift rod 7 out.
  • FIG. 2 shows a detail of the drive side of the interrupter unit shown, below the line of symmetry the position of the arrangement at the beginning of the switch-off process, above the line of symmetry the position at the end of the switch-off process is drawn.
  • the arcing contact pieces 1, 2 are separated and ignited an arc 16 between them.
  • This Arc 16 heats, expands and ionizes the quenching gas.
  • the separating section is used flowed through additional extinguishing gas. The additional flow the separation path can be, for example, by a compression device 18 are generated.
  • Extinguishing gas is partly through the inflow opening 5 of the first Free end of the first arcing contact 1 added and by the tubular design of the first arcing contact piece 1 inside the first arcing contact 1 dissipated.
  • the outlet opening 6 the second free end of the first arcing contact 1 completely from the flow straightener 8 in the direction of the deflection device 9 towers.
  • the hot switching gases 17 occur out of the outlet opening 6 and are by the flow straightener 8 directed in the direction of the deflecting body 9.
  • On radial, swirling outflow is prevented.
  • the first arcing contact piece becomes the course of the switch-off movement 1 moved in the direction of the fixed deflecting body 9.
  • the outlet opening 6 of the second free end of the first arcing contact piece 1 also moves in Direction of the deflection body 9, while the stationary one Flow straightener 8 is not subjected to any movement.

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  • Circuit Breakers (AREA)

Abstract

Zur Verbesserung der dielektrischen Eigenschaften ist bei einem Druckgas-Leistungsschalter ein bewegliches, hohl ausgebildetes Kontaktrohr vorgesehen, dessen Austrittsöffnung (6) mit einem Umlenkkörper (9) zusammenwirkt. Die Austrittsöffnung (6) ist von einem feststehenden, im wesentlichen hohlzylindrischen Strömungsrichter (8) umgeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit einem zur Abführung heißer Schaltgase hohl ausgebildeten, die Schaltstrecke begrenzenden Kontaktrohr, dessen von der Schaltstrecke abgewandte Austrittsöffnung mit einem mit Abstand angeordneten, feststehenden Umlenkkörper zusammenwirkt.
Ein derartiger Leistungsschalter ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 39 04 439 A1 oder FR-A-2 760 890 bekannt. Bei der bekannten, beispielsweise für 145 kV bestimmten Anordnung werden die während eines Ausschaltvorganges in der Schaltstrecke in einem Schaltlichtbogen erzeugten heißen Schaltgase durch das Innere eines feststehenden Kontaktrohres abgeführt. Dabei werden die heißen Schaltgase aus einer Austrittsöffnung des Kontaktrohres auf einen feststehenden Umlenkkörper gelenkt. Bei der bekannten Anordnung ist das Kontaktrohr feststehend angeordnet, so daß der Abstand zwischen der Austrittsöffnung und dem Umlenkkörper stets gleich bleibt und damit eine gleichbleibende umgelenkte Gasströmung ergibt.
Um eine höhere dielektrische Festigkeit der Schaltstrecke des Leistungsschalters zu erreichen, ist es erwünscht, daß der Abstand der die Schaltstrecke begrenzenden Kontaktstücke während des Ausschaltvorganges möglichst groß gemacht wird. Bei der bekannten Anordnung ist eine Vergrößerung der Trennstrecke während des Ausschaltvorganges nur durch einen verlängerten Betätigungshub des beweglichen Kontaktstückes möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Trennstrecke in der Ausschaltstellung ohne Verlängerung des Betätigungshubes des beweglichen Schaltstückes vergrößert wird, wobei die Abführung heißer Schaltgase nicht beeinträchtigt wird.
Die Aufgabe wird bei einem Leistungsschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kontaktrohr axial beweglich geführt ist und die Austrittsöffnung in jeder Stellung des Kontaktrohres während der Bewegung von einem feststehenden, düsenförmigen Strömungsrichter umgeben ist.
Durch die axiale Beweglichkeit des Kontaktrohres wird auf einfache Weise eine Vergrößerung der Trennstrecke des Leistungsschalters in der Ausschaltstellung ermöglicht, wobei durch den feststehenden Strömungsrichter die Strömung der heißen Schaltgase unabhängig von der Stellung des Kontaktrohres und damit seiner Austrittsöffnung gelenkt wird. Der Umlenkkörper und der düsenförmige Strömungsrichter weisen stets den selben Abstand voneinander auf. Dadurch ist es möglich, daß im Zusammenwirken von Umlenkkörper und Strömungsrichter stets die gleichen Randbedingungen für die Strömung der Schaltgase gegeben sind.
Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß der Strömungsrichter zumindest teilweise aus einem Isolierstoff besteht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß der Umlenkkörper zumindest teilweise aus einem Isolierstoff besteht.
Bestehen Strömungsrichter und Umlenkkörper oder einer der beiden zumindest teilweise aus einem geeigneten Isolierstoff, so ist es möglich, die elektrische Leitfähigkeit der heißen Schaltgase zusätzlich zu vermindern, wenn z. B. PTFE gewählt wird, das unter der Einwirkung heißer Schaltgase elektronegative Gasbestandteile herauslöst. Strömungsrichter sowie Umlenkkörper können mehrstückig ausgebildet werden. Dabei kann es möglich sein, daß die einzelnen Stücke aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung gezeigt und die Wirkungsweise näher beschrieben.
Dabei zeigt die
Figur 1
den schematischen Aufbau einer Unterbrechereinheit eines Leistungsschalters
Figur 2
ein antriebsseitiges Detail der Unterbrechereinheit.
Die Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters. Unterhalb der Symmetrielinie ist die Einschaltstellung, oberhalb der Symmetrielinie ist die Ausschaltstellung der Unterbrechereinheit dargestellt. Der Leistungsschalter weist ein erstes und ein zweites Lichtbogenkontaktstück 1, 2 auf, die von einem ersten und einem zweiten Nennstromkontaktstück 3, 4 umgeben sind. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist als hohles Kontaktrohr ausgebildet. An seinem ersten freien Ende weist es eine Einströmöffnung 5 auf, während an seinem zweiten freien Ende eine Austrittsöffnung 6 vorgesehen ist. Am zweiten freien Ende des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 ist der Antrieb des Leistungsschalters mittels einer Schaltstange 7 angekoppelt, durch dessen Bewegung das erste Lichtbogenkontaktstück 1 sowie das erste Nennstromkontaktstück 3 axial bewegt werden. Radial um die Austrittsöffnung 6 des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 ist ein im wesentlichen hohlzylindrischer Strömungsrichter 8 ortsfest angeordnet. Ein kegelförmiger Umlenkkörper 9 ist der Öffnung 10 des Strömungsrichters 8 gegenüberliegend angeordnet. Der antriebsseitige Teil der Unterbrechereinheit wird von einem Abströmkammer 11 umschlossen. Diese Abströmkammer 11 weist Abströmöffnungen 12 auf. Die Wandung der Abströmkammer 11 besteht aus einem elektrisch leitenden Material, welches der Leitung des elektrischen Stromes dient. Die Unterbrechereinheit des Hochspannungs-Leistungsschalters wird von einer gasdichten Kapselung 13 umgeben, die mit einem Isoliergas, insbesondere SF6, gefüllt ist.
Durch die Kapselung 13 sind gasdicht ein erster und ein zweiter elektrischer Anschluß 14, 15 sowie die Schaltstange 7 geführt.
In der Figur 2 ist ein Detail der Antriebsseite der Unterbrechereinheit dargestellt, wobei unterhalb der Symmetrielinie die Lage der Anordnung zu Beginn des Ausschaltvorganges, oberhalb der Symmetrielinie die Lage zum Ende des Ausschaltvorganges gezeichnet ist.
Mit der Trennung der Nennstromkontaktstücke 3, 4 wird der Ausschaltvorgang eingeleitet, im weiteren Verlauf des Ausschaltvorganges werden die Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 getrennt und zwischen ihnen ein Lichtbogen 16 gezündet. Dieser Lichtbogen 16 erhitzt, expandiert und ionisiert das Löschgas. Um den Lichtbogen 16 zu löschen und das heiße Löschgas aus der Trennstrecke zu entfernen, wird die Trennstrecke mit zusätzlichem Löschgas beströmt. Die zusätzliche Beströmung der Trennstrecke kann beispielsweise durch eine Kompressionsvorrichtung 18 erzeugt werden. Das in seinem Druck erhöhte Löschgas wird zum Teil durch die Einströmöffnung 5 des ersten freien Endes des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 aufgenommen und durch die rohrförmige Ausbildung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 im Innern des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 abgeführt. Am zweiten freien Ende des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 befindet sich eine Austrittsöffnung 6, die ein Austreten des Löschgases aus dem als Kontaktrohr ausgebildeten ersten Lichtbogenkontaktstück 1 ermöglicht.
Zu Beginn der Ausschaltbewegung wird die Austrittsöffnung 6 des zweiten freien Endes des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 vollständig vom Strömungsrichter 8 in Richtung der Umlenkeinrichtung 9 überragt. Die heißen Schaltgase 17 treten aus der Austrittsöffnung 6 aus und werden durch den Strömungsrichter 8 in Richtung des Umlenkkörpers 9 gelenkt. Ein radiales, verwirbelndes Abströmen wird verhindert. Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung wird das erste Lichtbogenkontaktstück 1 in Richtung des ortsfesten Umlenkkörpers 9 bewegt. Die Austrittsöffnung 6 des zweiten freien Endes des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 bewegt sich ebenfalls in Richtung des Umlenkkörpers 9, während der ortsfest gelagerte Strömungsrichter 8 keiner Bewegung unterworfen ist. Durch das Zusammenwirken von Strömungsrichter 8 und Umlenkkörper 9 wird trotz der Veränderung der Stellung der Austrittsöffnung 6 weiterhin das heiße Schaltgas 17 gerichtet auf den Umlenkkörper 9 geleitet. Nach dem Passieren der Umlenkeinrichtung 9 strömt das Löschgas in Richtung der Abströmöffnung 12 der Abströmkammer 11. Durch den Strömungsrichter 8 ist ein, von der Bewegung des Kontaktrohres weitestgehend unabhängiges, gleichmäßiges Leiten der Schaltgase 17 innerhalb der Abströmkammer 11 gewährleistet.
Sofern der Strömungsrichter 8 und der Umlenkkörper 9, aus PTFE bestehen, wird unter dem Einfluß der hohen Temperaturen des Schaltgases 17 der Isolierstoff dissoziiert, wobei elektronegative Bestandteile aus dem Isolierstoff herausgelöst werden. Diese elektronegativen Bestandteile vermindern die elektrische Leitfähigkeit in günstigem Maße. Durch die gezielte Lenkung der Löschgasströmung sowie die Anreicherung des Löschgasstromes werden die dielektrischen Eigenschaften des Schalters vergünstigt.
Bezugszeichenliste
1
erstes Lichtbogenkontaktstück
2
zweites Lichtbogenkontaktstück
3
erstes Nennstromkontaktstück
4
zweites Nennstromkontaktstück
5
Einströmöffnung
6
Austrittsöffnung
7
Schaltstange
8
Strömungsrichter
9
Umlenkkörper
10
Öffnung
11
Abströmkammer
12
Abstromöffnung
13
Kapselung
14
erster elektrischer Anschluß
15
zweiter elektrischer Anschluß
16
Lichtbogen
17
Schaltgas
18
Kompressionsvorrichtung

Claims (3)

  1. Leistungsschalter mit einem zur Abführung heißer Schaltgase hohl ausgebildeten, die Schaltstrecke begrenzenden Kontaktrohr, dessen von der Schaltstrecke abgewandte Austrittsöffnung (6) mit einem mit Abstand angeordneten, feststehenden Umlenkkörper (9) zusammenwirkt,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktrohr axial beweglich geführt ist und die Austrittsöffnung (6) in jeder Stellung des Kontaktrohres während der Bewegung von einem feststehenden, düsenförmigen Strömungsrichter (8) umgeben ist.
  2. Leistungsschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsrichter (8) zumindest teilweise aus einem Isolierstoff besteht.
  3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkkörper (9) zumindest teilweise aus einem Isolierstoff besteht.
EP00984829A 1999-11-03 2000-10-11 Druckgas-leistungsschalter Expired - Lifetime EP1226597B1 (de)

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