EP1276125A2 - Leistungsschalter - Google Patents

Leistungsschalter Download PDF

Info

Publication number
EP1276125A2
EP1276125A2 EP02013162A EP02013162A EP1276125A2 EP 1276125 A2 EP1276125 A2 EP 1276125A2 EP 02013162 A EP02013162 A EP 02013162A EP 02013162 A EP02013162 A EP 02013162A EP 1276125 A2 EP1276125 A2 EP 1276125A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit breaker
opening
breaker according
switching
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02013162A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1276125A3 (de
Inventor
Gerald Dr. Andre
Jörg Teichmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2001131018 external-priority patent/DE10131018C1/de
Priority claimed from DE2002104042 external-priority patent/DE10204042B4/de
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1276125A2 publication Critical patent/EP1276125A2/de
Publication of EP1276125A3 publication Critical patent/EP1276125A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01H33/98—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being initiated by an auxiliary arc or a section of the arc, without any moving parts for producing or increasing the flow

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker, in particular in the area of the medium voltage level, with each other relatively movable contacts and a gas for insulation purposes, according to the preamble of claim 1.
  • Short circuit currents are used in circuit breakers directly in a gas filled with high dielectric strength, gas-tight container of a switchgear are integrated.
  • the insulating gas is low Overpressure, as is the case in standard switchgear is used, and can equally as the extinguishing medium of Circuit breaker can be used.
  • Such switches are generally inexpensive to produce. Since the switches usually have a relatively low gas pressure are operated, however, their space is comparatively large.
  • switches of the latter type A method of separation a moving arc between two contacts of a gas is described, for example, in EP 0 313 106 A2 or in described in DE 196 31 817 C1 and there using figures shown.
  • the switching arc commutates there after Separate the contacts in a quenching coil in which the Arc driven by the magnetic field of the quenching coil performs a rotational movement. Through this movement Energy is withdrawn from the arc and it occurs naturally Zero current crossing to extinguish the switching arc. contacts and quenching coil are open in the container with these switches attached to the switchgear, so that the installation space accordingly is large.
  • a specific embodiment of these switches are so-called Auto expansion switch, such as in EP 0 932 176 A1 or in EP 0 277 848 A1.
  • the arc burns in a closed volume, which is limited by an insulating housing.
  • This insulating housing is usually referred to as a switching chamber.
  • the switching chamber has outflow openings through which the Switching arc to discharge heated gas from the switching chamber can. This flow out of the switching chamber cools the Arc and leads in the natural zero current to Extinguishing the arc.
  • They also have auto expansion switches Means for generating magnetic fields such as coils or permanent magnets. These magnetic fields move the Arc on a rotation path.
  • the rotation track separates the volume of the switching chamber in two partial volumes, one of which one inside, one outside the rotation path.
  • the outflow openings described are on all principle based switches within the rotation path described by the arc. Otherwise it is the switching chamber hermetically with the exception of these openings locked.
  • This arrangement of the outflow opening during the switching process can be from plasma physical as well thermodynamic reasons never gas from outside the Volume in the extinguishing chamber penetrate into the chamber.
  • the Gas density inside the switch chamber increases during a shutdown inevitably from. So with the natural current zero crossing there is still a residual gas density, which is the dielectric Ensures the strength of the switching path the output volume of the switching chamber must be sufficiently large. This requires a large installation space for the switching chamber and thus an equally large installation space for the entire switchgear.
  • the object of the invention is through the features of the claim 1 solved. Further training is in the dependent Claims specified.
  • the invention includes the introduction of at least one additional one Opening in the housing outside the rotation path of the Arc of an autocompression chamber known from the prior art, by now during the switch-off process the gas from the gas compartment of the switchgear into the volume can flow into the interrupter.
  • the relevant ones physical phenomena can be described as follows:
  • the gas is also turned in by the rotating arc Rotation offset and pushed outwards by centrifugal forces. This creates a pressure gradient, which in near the outer wall, i.e. with larger radii, an overpressure arises while near the contacts, i.e. at Smaller radii create a vacuum. Because of this negative pressure will gas from outside the interrupter through the above described opening in the gas space, which is outside the rotation path of the arc is sucked. This will make the Amount of gas in this room and the mean pressure increased. at Reduction of the current or reduced in the current zero crossing the driving force on the arc, causing the rotation of the arc is reduced. At zero current falls the drive of the arc, which causes the gas to rotate holds completely away.
  • the additional opening according to the invention is advantageous the mean pressure in the switching chamber increases. This improves the blow-out effect or can smaller design has the same blow-out effect as with chambers can be achieved without appropriate openings.
  • the cross section is an example in connection with auto-compression switches known per se Switch chamber 10 shown.
  • the switching chamber 10 encloses a volume 100 and is made of a housing 104 made of insulating material educated.
  • a movable contact 101 and a fixed contact 102 are located within the switching chamber 10 there is a movable contact 101 and a fixed contact 102, below which an element 103 for generating magnetic fields is arranged.
  • the magnetic field generating element 103 can for example by a coil or a permanent magnet be educated.
  • the magnetic field generating element 103 is displaced during the switch-off process the arc 106 by the Lorentz force in a rotational movement.
  • the rotating arc 106 separates with its arc path, the gas volume 100 of the quenching chamber in two thermally separated partial volumes 120 and 130.
  • the one Partial volume 130 lies within, the other partial volume 120 outside the arc.
  • the partial volume 120 is remote from the axis and the partial volume 130 oriented near the axis.
  • the fixed contact 102 on the bottom of the housing 104 saves for the partial volume 130 has an opening within the arc path 105 from which during the switch-off process by the Arc 106 heated gas from existing in the switching chamber 10 Gas volume 100 can flow out.
  • the switching chamber 10 is part of a switchgear assembly with an in the gas boiler not shown in detail with Gas volume 200, in which the flowing out of the switching chamber 10 Gas is absorbed. In this regard, as a gas exchange instead of.
  • the movable contact 101 which is used to disconnect the circuit from a switch position "On" by the galvanic contact determined by moving and fixed contact surfaces can, by a lifting movement in a switch position To be moved "off".
  • the moving contact 101 can be used as Round rod or bolt or be designed as a tube.
  • FIG. 1 is located in the cover 109 of the interrupter housing 104 an additional opening 107.
  • the opening 107 is in Form of a concentrically arranged around the movable contact 101 Annular gap through which during the rotation of the Arc gas from the environment 200 outside the switching chamber can be sucked trained.
  • the annular opening 107 in Figure 1 is outward advantageously as a funnel 108 with bevels in the Cover wall 109 formed. This allows the gas that comes with The speed of sound flows into the Switching chamber 10 are introduced.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment modified compared to FIG. 1, where the additional opening as a discrete Opening 207 is formed in the cover 208 of the switching chamber 100 is. There may be several such openings.
  • the passage of the movable contact 201 through the lid In this case, 208 is made gas-tight.
  • the contact pin 101 there is a concentric channel 205.
  • the central lower one is omitted in this embodiment Opening 105 so that the housing 104 is closed in this regard is.
  • FIG 3 is another example of an inventive Realization of the additional opening in the switching chamber 100 shown.
  • the top one Part of the movable contact executed as a tube 301.
  • the Pipe 301 has circulation openings 302 to volume 120 outside the arc rotation path, so that gas from Volume 200 outside the switching chamber 100 in the far axis Partial volume 120 of the switching chamber volume 110, but not in the partial volume 130 close to the axis can occur as soon as the rotation of the arc 106 the pressure conditions required for this has created. In that for that by the arc 106 thermally separated volumes 130 therefore no gas enters.
  • FIG 4 shows an example of controlled closing the additional opening 107, which is the exit opening for the Gas acts by means of a valve element 110, 110 '.
  • the valve element 110 gives the gas flow free into the switching chamber 10 and the gas escapes from the Outside space.
  • Increases with progressing from the arc Heating of the gas inside the switching chamber 10 the gas pressure in the gas volume 100 above the gas pressure prevails in the environment 200 outside the switching chamber 10, the pressure in the switching chamber 10 presses the valve element 110 'against the suction opening 107 and closes it. It can no gas from the switching chamber through the suction opening 107 10 escape.
  • the gas flow out of the switching chamber 10 is then in the desired manner alone on the blow-out opening 105 concentrated.
  • the upper part is an example in connection with auto-compression switches known switching chamber 10 shown.
  • the switching chamber 10 encloses as a housing wall 104 a volume such that an autocompression chamber is formed from insulating material.
  • Within the Switching chamber 10 there is a movable contact 101, a fixed contact and a means for generating magnetic fields, which two latter elements in the upper part figure are not shown.
  • the switching pin 101 In the upper part of the housing wall 104 with a closing lid 109 plunges the switching pin 101 with a movable switching contact one which is axially displaceable.
  • a movable switching contact In the upper part of the housing wall 104 with a closing lid 109 plunges the switching pin 101 with a movable switching contact one which is axially displaceable.
  • Around the shift pin 101 is an annular slot 107 through which the fluidic connection of the housing wall 104 of the autocompression chamber is achieved with the environment.
  • the end wall 109 is ring-shaped around the switching pin 101 issued so that by elements 305, 310 and 311 a separate partial volume 320 is enclosed.
  • Partial volume 320 is a ring plate between two stops 310 and 311 arranged so that it by axial displacement is stable in two end positions.
  • valve element is thus movable Plate 300 realized, for example as a ring around the movable into the autocompression chamber Switch pin 101 is attached.
  • the plate 300 is out made of a light, electrically non-conductive material, for example from thermoplastic, thermosetting or from a different type of plastic. Its inert mass must be selected so that it is the result of pressure changes accelerating forces occurring in the switch almost instantaneously can follow, so that the valve action in the for Switch relevant periods in the millisecond range can occur.
  • the plate 300 also moves, for example integrated in the lid 109 of the autocompression chamber Room 320, which advantageously has the enlarged outer contour of the plate 300.
  • the axial path of the plate 300 along the switching pin 101 and thus the space in which the plate 300 moves, is in both possible directions by stops 310, 311 limited.
  • the upper stop 310 is in the direction of the surroundings continuous.
  • the stop 310 can be manufactured in the direction of the environment advantageously - as well as the entire room in which the plate 300 moves - directly part of the for example, cover 109 produced by injection molding Autocompression chamber with housing wall 104.
  • the attack in the direction of the autocompression chamber Introducing additional elements, for example can be realized by gluing or snap connections.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Bekannt sind Leistungsschalter mit sogenannten Autokompressionskammern, bei denen die Kontakte in einer Schaltkammer beim Schaltvorgang mit einem Löschgas beströmt werden. Gemäß der Erfindung hat die Autokompressionskammer (100) wenigstens eine zusätzliche Öffnung (107, 207, 307), durch die das Gas während des Ausschaltvorganges in das Volumen (100; 110, 120) der Schaltkammer (10) einströmbar ist. Damit wird der bisher notwendige Aufwand zur Bevorratung des Gases wesentlich vermindert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter, insbesondere im Bereich der Mittelspannungsebene, mit gegeneinander relativ beweglichen Kontakten und einem Gas zu Isolierzwecken, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Speziell in der Mittelspannungsebene der Energieverteilung können zum Schalten von Lastströmen bis hin zu kleineren Kurzschlussströmen Leistungsschalter eingesetzt werden, die direkt in einem mit Gas hoher dielektrischer Festigkeit gefüllten, gasdicht verschlossenen Behälter einer Schaltanlage integriert sind. Das Isoliergas steht dabei unter einem geringen Überdruck, so wie es in handelsüblichen Schaltanlagen eingesetzt wird, und kann gleichermaßen als Löschmedium des Leistungsschalters verwendet werden.
Solche Schalter sind insgesamt kostengünstig zu produzieren. Da die Schalter in der Regel mit relativ geringem Gasüberdruck betrieben werden, ist allerdings deren Bauraum vergleichsweise groß.
Vom Stand der Technik sind unterschiedliche Ausführungen von Schaltern letzterer Art bekannt. Ein Verfahren zum Trennen eines bewegten Lichtbogens zwischen zwei Kontakten mittels eines Gases ist beispielsweise in der EP 0 313 106 A2 oder in der DE 196 31 817 C1 beschrieben und dort anhand von Figuren dargestellt. Der Schaltlichtbogen kommutiert dort nach dem Trennen der Kontakte in eine Löschspule, in welcher der Lichtbogen durch das Magnetfeld der Löschspule angetrieben eine Rotationsbewegung ausführt. Durch diese Bewegung wird dem Lichtbogen Energie entzogen und es kommt im natürlichen Stromnulldurchgang zum Verlöschen des Schaltlichtbogens. Kontakte und Löschspule sind bei diesen Schaltern offen im Behälter der Schaltanlage angebracht, so dass der Bauraum entsprechend groß ausgebildet ist.
Eine spezifische Ausführungsform dieser Schalter sind so genannte Autoexpansionsschalter, wie sie beispielsweise in EP 0 932 176 A1 oder in EP 0 277 848 A1 beschrieben sind. Hierbei brennt der Lichtbogen in einem abgeschlossenen Volumen, das durch ein Isoliergehäuse begrenzt wird. Dieses Isoliergehäuse wird üblicherweise als Schaltkammer bezeichnet. Die Schaltkammer besitzt Ausströmöffnungen, durch die das vom Schaltlichtbogen erhitzte Gas aus der Schaltkammer ausströmen kann. Diese Strömung aus der Schaltkammer heraus kühlt den Lichtbogen und führt im natürlichen Stromnulldurchgang zum Löschen des Lichtbogens. Zusätzlich besitzen diese Autoexpansionsschalter Mittel zur Erzeugung von Magnetfeldern wie Spulen oder Permanentmagnete. Diese Magnetfelder bewegen den Lichtbogen auf einer Rotationsbahn. Die Rotationsbahn trennt das Volumen der Schaltkammer in zwei Teilvolumina, von denen eines innerhalb, eines außerhalb der Rotationsbahn liegt.
Die beschriebenen Ausströmöffnungen liegen bei allen auf vorstehen erläuterten Prinzip basierenden Schaltern innerhalb der vom Lichtbogen beschriebenen Rotationsbahn. Ansonsten ist die Schaltkammer mit Ausnahme dieser Öffnungen hermetisch verschlossen. Durch diese Anordnung der Ausströmöffnung während des Schaltvorganges kann aus plasmaphysikalischen sowie thermodynamischen Gründen niemals Gas vom außerhalb der Löschkammer liegenden Volumen in die Kammer eindringen. Die Gasdichte innerhalb der Schaltkammer nimmt während einer Ausschaltung zwangsläufig ab. Damit beim natürlichen Stromnulldurchgang noch eine Restgasdichte vorhanden ist, die die dielektrische Festigkeit der Schaltstrecke gewährleistet, muss das Ausgangsvolumen der Schaltkammer ausreichend groß sein. Dies bedingt einen großen Bauraum der Schaltkammer und damit einen ebenfalls großen Bauraum der gesamten Schaltanlage.
Es besteht also die Forderung, die Schalter der eingangs beschriebenen Kategorie im Vergleich zum Stand der Technik deutlich zu verkleinern. Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten bzw. vereinfachten Leistungsschalter mit kleinem Bauraum zu schaffen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Beim Leistungsschalter gemäß der Erfindung ändern sich die physikalischen Vorgänge innerhalb der Autokompressionskammer deutlich, was weiter unten im Einzelnen ausgeführt wird. Der für die Löschung des Lichtbogens erforderliche Gasvorrat der Schaltkammer kann dadurch vorteilhafterweise erheblich reduziert werden. Damit geht die geforderte Reduzierung des Bauraumes der Schaltkammer und auch der gesamten Schaltanlage einher.
Die Erfindung beinhaltet ein Einbringen mindestens einer zusätzlichen Öffnung im Gehäuse außerhalb der Rotationsbahn des Lichtbogens einer vom Stand der Technik bekannten Autokompressionskammer, durch die nunmehr während des Ausschaltvorganges das Gas aus dem Gasraum der Schaltanlage in das Volumen der Schaltkammer einströmen kann. Die dazu maßgeblichen physikalischen Phänomene lassen sich wie folgt beschreiben:
Durch den rotierenden Lichtbogen wird das Gas ebenfalls in Rotation versetzt und durch die Fliehkräfte nach außen gedrückt. Dadurch baut sich ein Druckgradient auf, wodurch in der Nähe der Außenwand, d.h. bei größeren Radien, ein Überdruck entsteht, während in der Nähe der Kontakte, d.h. bei kleineren Radien ein Unterdruck entsteht. Durch diesen Unterdruck wird Gas von außerhalb der Schaltkammer durch die oben beschriebene Öffnung in den Gasraum, der außerhalb der Rotationsbahn des Lichtbogens liegt, gesaugt. Dadurch wird die Gasmenge in diesem Raum und der mittlere Druck erhöht. Bei Verringerung des Stroms bzw. im Stromnulldurchgang vermindert sich die Antriebskraft auf den Lichtbogens, so dass die Rotation des Lichtbogens geringer wird. Im Stromnulldurchgang fällt der Antrieb des Lichtbogens, der das Gas in Rotation hält, vollständig weg. Dadurch wirken keine Fliehkräfte mehr auf das Gas, und der aufgebaute Druckgradient wird durch Ausblasen des Gases abgebaut. Durch das Ausblasen wird gleichermaßen das heiße Plasma von den Kontakten weg geblasen, so dass es bei Spannungswiederkehr zu keinem erneuten Zünden des Lichtbogens kommen kann.
Durch die erfindungsgemäße zusätzliche Öffnung wird vorteilhafterweise der mittlere Druck in der Schaltkammer erhöht. Dadurch wird die Ausblaswirkung verbessert bzw. es kann bei kleinerer Bauform die gleiche Ausblaswirkung wie bei Kammern ohne entsprechende Öffnungen erreicht werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen jeweils in schematischer Schnittdarstellung
Figur 1
einen Leistungsschalter mit Autokompressionskammer und ringförmiger zusätzlicher Öffnung um den Schaltbolzen,
Figur 2
einen Leistungsschalter mit Autokompressionskammer und rückseitiger zusätzlicher Öffnung sowie einer Abführung für das Schaltgas im Schaltbolzen,
Figur 3
einen Leistungsschalter mit Autokompressionskammer, bei der zusätzliche Öffnungen als Teilringe im Schaltbolzen angeordnet sind und das einströmende Gas im Bolzen geführt wird,
Figur 4
einen Leistungsschalter gemäß Figur 1 und Ringöffnung um den Bolzen in zwei Schaltstellungen, woraus die Funktion einer Ventilklappe als Verschlussmittel erkennbar ist,
Figur 5
einen Leistungsschalter gemäß Figur 1 mit ringförmig um einen konischen Bolzen angeordneter Schlitzöffnung in zwei Schaltstellungen, wobei durch die Bolzenverschiebung eine Selbstdichtung erfolgt und
Figur 6
zeigt einen Leistungsschalter gemäß Figur 1 mit geeignetem Ventilelement.
Gleiche bzw. gleichwirkende Teile haben in den Figuren gleiche bzw. sich entsprechende Bezugszeichen. Die Figuren werden nachfolgend teilweise gemeinsam beschrieben.
In Figur 1 ist beispielhaft der Querschnitt einer im Zusammenhang mit Autokompressionsschaltern an sich bekannten Schaltkammer 10 dargestellt. Die Schaltkammer 10 umschließt ein Volumen 100 und wird von einem Gehäuse 104 aus Isoliermaterial gebildet. Innerhalb des der Schaltkammer 10 befinden sich ein beweglicher Kontakt 101 und ein feststehender Kontakt 102, unterhalb dessen ein Element 103 zur Magnetfelderzeugung angeordnet ist. Das Magnetfelderzeugungselement 103 kann beispielsweise durch eine Spule oder einen Permanentmagneten gebildet sein.
Das Magnetfelderzeugungselement 103 versetzt während des Ausschaltvorganges den Lichtbogen 106 durch die Lorentzkraft in eine Rotationsbewegung. Der rotierende Lichtbogen 106 trennt mit seiner Lichtbogenbahn das Gasvolumen 100 der Löschkammer in zwei thermisch getrennte Teilvolumina 120 und 130. Das eine Teilvolumen 130 liegt dabei innerhalb, das andere Teilvolumen 120 außerhalb der Lichtbogenbahn. In Bezug auf die Rotationsachse des Lichtbogens 106 ist das Teilvolumen 120 achsenfern und das Teilvolumen 130 achsennah orientiert. Der feststehende Kontakt 102 am Boden des Gehäuses 104 spart für das Teilvolumen 130 innerhalb der Lichtbogenbahn eine Öffnung 105 aus, aus der das während des Ausschaltvorganges durch den Lichtbogen 106 erhitzte Gas aus in der Schaltkammer 10 vorhandenen Gasvolumen 100 abströmen kann.
Die Schaltkammer 10 ist Teil einer Schaltanlage mit einem in den Figuren nicht im Einzelnen dargestellten Gaskessel mit Gasvolumen 200, in den das aus der Schaltkammer 10 abströmende Gas aufgenommen wird. Diesbezüglich findet als ein Gasaustausch statt.
Der bewegliche Kontakt 101, der zum Trennen des Stromkreises aus einer Schaltstellung "Ein", die durch die galvanische Berührung von beweglicher und feststehender Kontaktflächen bestimmt ist, kann durch eine Hubbewegung in eine Schaltstellung "Aus" verfahren werden. Der Bewegkontakt 101 kann als Rundstab bzw. Bolzen oder auch als Rohr ausgebildet sein.
In Figur 1 befindet sich im Deckel 109 des Schaltkammergehäuses 104 eine zusätzliche Öffnung 107. Die Öffnung 107 ist in Form eines konzentrisch um den beweglichen Kontakt 101 angeordneten Ringspaltes, durch die während der Rotation des Lichtbogens Gas aus der Umgebung 200 außerhalb der Schaltkammer angesaugt werden kann, ausgebildet. Zur Realisierung der eingangs erläuterten physikalischen Zusammenhänge liegt die Öffnung 107 im achsenfernen Teilvolumen 120 des in der Schaltkammer 10 befindlichen Volumens 100, also außerhalb der vom Lichtbogen 106 umschriebenen Rotationsbahn.
Die ringförmige Öffnung 107 in Figur 1 ist nach außen hin vorteilhafterweise als Trichter 108 mit Abschrägungen in der Deckelwandung 109 ausgebildet. Dadurch kann das Gas, das mit Schallgeschwindigkeit strömt, hinreichend schnell in die Schaltkammer 10 eingebracht werden.
Figur 2 zeigt ein gegenüber Figur 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem die zusätzliche Öffnung als diskrete Öffnung 207 im Deckel 208 der Schaltkammer 100 ausgebildet ist. Es können mehrere derartige Öffnungen vorhanden sein. Der Durchlass des bewegbaren Kontaktes 201 durch den Deckel 208 ist in diesem Fall gasdicht ausgeführt. Beim Leistungsschalter gemäß Figur 2 wird das zur Löschung verwendete Gas nach der bestimmungsgemäßen Anwendung innerhalb des Kontaktbolzens 201 zurückgeführt. Dazu ist im Kontaktbolzen 101 ein konzentrischer Kanal 205 vorhanden. Dagegen entfällt bei dieser Ausführungsform die zentrale untere Öffnung 105, so dass diesbezüglich das Gehäuse 104 geschlossen ist.
In Figur 3 ist ein weiteres Beispiel für eine erfindungsgemäße Realisierung der zusätzlichen Öffnung in der Schaltkammer 100 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der obere Teil des beweglich Kontaktes als Rohr 301 ausgeführt. Das Rohr 301 besitzt Umlauföffnungen 302 zum Volumen 120 außerhalb der Lichtbogenrotationsbahn, so dass hierdurch Gas vom Volumen 200 außerhalb der Schaltkammer 100 in das achsenferne Teilvolumen 120 der Schaltkammervolumen 110, nicht aber in das achsennahe Teilvolumen 130 treten kann, sobald die Rotation des Lichtbogens 106 die hierfür erforderlichen Druckverhältnisse geschaffen hat. In das für das durch den Lichtbogen 106 thermisch getrennte Volumen 130 tritt also kein Gas ein.
Figur 4 zeigt ein Beispiel für das gesteuerte Verschließen der zusätzlichen Öffnung 107, die als Ausgangsöffnung für das Gas wirkt, mittels eines Ventilelementes 110, 110'. Damit kann der Gasstrom so gesteuert werden, dass er ausschließlich in die Schaltkammer 100 hinein gerichtet wird. Ist durch die Rotation des Gases innerhalb der Schaltkammer 10 der Druck im Bereich der Rotationsachse geringer als im Bereich außerhalb der Schaltkammer, gibt das Ventilelement 110 die Gasströmung in die Schaltkammer 10 hinein frei und das Gas dringt aus dem Außenraum ein. Steigt mit vom Lichtbogen ausgehender, fortschreitender Aufheizung des Gases innerhalb der Schaltkammer 10 der Gasdruck im Gasvolumen 100 über den Gasdruck an, der in der Umgebung 200 außerhalb der Schaltkammer 10 herrscht, drückt der Druck in der Schaltkammer 10 das Ventilelement 110' gegen die Ansaugöffnung 107 und verschließt diese. Es kann durch die Ansaugöffnung 107 kein Gas aus der Schaltkammer 10 entweichen. Der Gasstrom aus der Schaltkammer 10 heraus ist dann also in gewünschter Weise allein auf die Ausblasöffnung 105 konzentriert.
Anhand Figur 5 wird verdeutlicht, wie durch eine Ausformung des beweglichen Schaltkontaktes 501 während der Bewegung der Querschnitt der Ansaugöffnung gesteuert werden kann. Zu Beginn des Löschvorganges ist die komplette Ansaugöffnung 107 freigegeben. Das Gas aus dem äußeren Volumen 200 kann angesaugt werden und mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in die Schaltkammer 10 gelangen. Durch die weitere Bewegung hin zum Ende des Löschvorganges verringert sich allmählich der Querschnitt der Ansaugöffnung 107. Die durch das Ansteigen des Druckes innerhalb der Schaltkammer 10 einsetzende Strömung aus der Schaltkammer 10 heraus wird unterdrückt und insbesondere auf die Ausblasöffnung 105 der Schaltkammer 10 konzenriert.
In Figur 6 ist beispielhaft der obere Teil einer im Zusammenhang mit Autokompressionsschaltern an sich bekannten Schaltkammer 10 dargestellt. Die Schaltkammer 10 umschließt als Gehäusewandung 104 ein Volumen derart, dass eine Autokompressionskammer aus Isoliermaterial gebildet wird. Innerhalb der Schaltkammer 10 befinden sich ein beweglicher Kontakt 101, ein feststehender Kontakt und ein Mittel zur Magnetfelderzeugung, welche beiden letzteren Elemente in der oberen Teilfigur nicht dargestellt sind.
Im oberen Teil der Gehäusewandung 104 mit abschließendem Deckel 109 taucht der Schaltbolzen 101 mit beweglichem Schaltkontakt ein, welcher axial verschiebbar ist. Um den Schaltbolzen 101 ist ein Ringschlitz 107 gebildet, durch den die strömungstechnische Verbindung der Gehäusewandung 104 der Autokompressionskammer mit der Umgebung erreicht wird.
In Figur 6 ist die Stirnwand 109 ringförmig um den Schaltbolzen 101 so ausgestellt, dass durch Teilelemente 305, 310 und 311 ein separates Teilvolumen 320 umschlossen ist. In diesem Teilvolumen 320 ist ein Ringplättchen zwischen zwei Anschlägen 310 und 311 angeordnet, so dass es durch axiale Verschiebung in zwei Endpositionen haltbar ist.
In Figur 6 wird das Ventilelement also durch das bewegliche Plättchen 300 realisiert, das beispielsweise als Ring um den in die Autokompressionskammer eintauchenden beweglichen Schaltbolzen 101 angebracht ist. Das Plättchen 300 ist aus einem leichten, elektrisch nicht leitendem Material gefertigt, beispielsweise aus thermoplastischem, duroplastischem oder auch aus andersartigem Kunststoff. Seine träge Masse muss so gewählt sein, dass es den infolge Druckänderungen auftretenden beschleunigenden Kräften im Schalter nahezu instantan folgen kann, damit die Ventilwirkung in den für den Schalter relevanten Zeitabschnitten im Millisekunden-Bereich eintreten kann.
Das Plättchen 300 bewegt sich im zusätzlichen, beispielsweise in den Deckel 109 der Autokompressionskammer integrierten Raum 320, der vorteilhafterweise die vergrößerte Außenkontur des Plättchens 300 einnimmt.
Der axiale Weg des Plättchens 300 entlang des Schaltbolzens 101 und damit der Raum, in dem sich das Plättchen 300 bewegt, ist in beiden möglichen Richtungen durch Anschläge 310, 311 begrenzt. In Richtung der Umgebung ist der obere Anschlag 310 durchgehend.
Fertigungstechnisch kann der Anschlag 310 in Richtung der Umgebung vorteilhafterweise - wie auch der gesamte Raum, in dem sich das Plättchen 300 bewegt - unmittelbar Bestandteil des beispielsweise spritztechnisch hergestellten Deckels 109 der Autokompressionskammer mit Gehäusewandung 104 sein. Der Anschlag in Richtung Autokompressionskammer kann durch nachträgliches Einbringen von zusätzlichen Elementen, beispielsweise durch Klebung oder Schnappverbindungen realisiert werden.
Es hat sich gezeigt, dass mit der beschriebenen Autokompressionskammer der Schalter wesentlich verbessert wird. Funktionsmäßig herrscht in der Autokompressionskammer 104 relativ zur Umgebung ein Überdruck. Das Plättchen 300 wird durch den Überdruck gegen den Anschlag 310 in Richtung Umgebung getrieben und verschließt die Autokompressionskammer 104 nahezu hermetisch. Der ohne das Ventilelement 300 ansonsten auftretende Gasverlust, der bei kleinen Strömen ansonsten zu Schaltversagern führen könnte, wird somit vollständig vermieden.
In einer anderen Schaltphase herrscht innerhalb der Autokompressionskammer relativ zur Umgebung ein Unterdruck. Das Plättchen 300 wird durch den Unterdruck gegen den inneren Anschlag 311 gezogen und gibt die Zusatzöffnung frei. Gas kann um das Plättchen 300 herum durch den Raum, in dem sich das Plättchen bewegt, in die Autokompressionskammer 104 gesaugt werden. Damit tritt der gewünschte Effekt der durch Saugwirkung unterstützten Lichtbogenlöschung ein.

Claims (19)

  1. Leistungsschalter, insbesondere im Bereich der Mittelspannungsebene, mit gegeneinander in einer Schaltkammer beweglichen Kontakten und einem Gas zu Isolierzwecken, bestehend aus einem Gasraum innerhalb einer Schaltkammer und einem Gasraum außerhalb der Schaltkammer, wobei die Schaltkammer mindestens eine Öffnung hat, durch die während des Schaltvorganges Gas aus dem Volumen innerhalb der Löschkammer in den Raum außerhalb der Löschkammer strömbar ist und wobei Mittel zur Rotation des Lichtbogens entlang einer Lichtbogenbahn vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkammer (10) wenigstens eine zusätzliche Öffnung (107, 207, 307) aufweist, durch die das Gas während des Ausschaltvorganges in das Volumen (100; 120, 130) der Schaltkammer (100) einströmbar ist.
  2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Lichtbogenbahn der Gasraum (100) innerhalb der Schaltkammer (10) mit seinem Volumen in zwei Teilvolumina (120, 130) unterteilt ist, von denen das eine Teilvolumen (130) achsennah und das andere Teilvolumen (120) achsenfern und Bezug auf die Rotationsachse des Lichtbogens (106) orientiert ist, und dass die wenigstens eine zusätzliche Öffnung (107, 207, 307) das achsenferne Teilvolumen (120) mit dem Gasvolumen (200) außerhalb der Löschkammer (100) verbindet.
  3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Öffnung (107) symmetrisch zum Schaltbolzen (101) des Bewegkontaktes angeordnet ist.
  4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung eine Ringöffnung (107) um den Schaltbolzen (101) bildet.
  5. Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ,dass die Ringöffnung (107) im Querschnitt einen Trichter (108) bildet.
  6. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (107) am rückseitigen Teil der Schaltkammer (100) angeordnet ist.
  7. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass der Öffnung (107) Mittel (110, 110') zum Verschließen zugeordnet sind.
  8. Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussmittel als Ventilklappe (110, 110') ausgebildet sind.
  9. Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine konische Ausbildung des Schaltbolzens (101) mit dessen Linearverschiebung ein selbsttätiges Verschließen der ringförmigen Öffnung (107) erfolgt.
  10. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuführung des Gases ein als Bewegkontakt arbeitender Schaltbolzen als Hohlrohr (301) ausgebildet ist und im seinem dem Festkontakt (102) zugewandten Teil die wenigstens eine Öffnung (307) aufweist.
  11. Leistungsschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung eine Ringöffnung (307) im Hohlrohr (301) ist.
  12. Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , wobei die zusätzliche Öffnung symmetrisch zum Schaltbolzen des Bewegkontaktes angeordnet ist und eine Ringöffnung um den Schaltbolzen bildet, dadurch gekennzeich net , dass ein Ventilelement (300) zum selbsttätigen Verschließen der Öffnung (307) vorgesehen ist.
  13. Leistungsschalter nach Anspruch 1, wobei die zusätzliche Öffnung symmetrisch zum Schaltbolzen des Bewegkontaktes angeordnet ist und eine Ringöffnung um den Schaltbolzen bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement ein als Ring ausgebildetes Plättchen (300) ist.
  14. Leistungsschalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Plättchen aus einem nichtleitenden Material geringer Dichte.
  15. Leistungsschalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff ist.
  16. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (300) in einem im Schaltergehäuse (104) integrierten Hohlraum (320) als Ventilsitz geführt ist.
  17. Leistungsschalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum als Ventilsitz Anschläge (310, 311), und zwar einen oberen Anschlag (310) und einen unteren Anschlag (311) aufweist.
  18. Leistungsschalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Anschlag mit dem Ventilelement das Gehäuse gegen die Umgebung abdichtet.
  19. Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Anschlag (311) das Ventilelement (300) bei minimiertem Strömungswiderstand festhält.
EP02013162A 2001-06-27 2002-06-14 Leistungsschalter Withdrawn EP1276125A3 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001131018 DE10131018C1 (de) 2001-06-27 2001-06-27 Leistungsschalter
DE10131018 2001-06-27
DE2002104042 DE10204042B4 (de) 2002-02-01 2002-02-01 Leistungsschalter
DE10204042 2002-02-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1276125A2 true EP1276125A2 (de) 2003-01-15
EP1276125A3 EP1276125A3 (de) 2004-05-06

Family

ID=26009593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02013162A Withdrawn EP1276125A3 (de) 2001-06-27 2002-06-14 Leistungsschalter

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP1276125A3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103201809A (zh) * 2011-01-07 2013-07-10 三菱电机株式会社 开闭装置
DE102013205945A1 (de) * 2013-04-04 2014-10-09 Siemens Aktiengesellschaft Trennschalteinrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE743972C (de) * 1938-11-24 1944-01-06 Aeg Stromunterbrecher, insbesondere Schalter mit Lichtbogenloeschung durch ein Druckmittel
DE910685C (de) * 1941-01-21 1954-05-06 Aeg Elektrischer Stromunterbrecher, insbesondere Schalter mit Lichtbogenloeschung durch ein Druckmittel
GB1100564A (en) * 1964-01-22 1968-01-24 Emil Lange Improvements in electric circuit-breakers
US4786770A (en) * 1986-06-06 1988-11-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Switchgear
FR2718281A1 (fr) * 1994-03-30 1995-10-06 Gec Alsthom T & D Sa Disjoncteur à haute ou moyenne tension à bobine de soufflage.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE743972C (de) * 1938-11-24 1944-01-06 Aeg Stromunterbrecher, insbesondere Schalter mit Lichtbogenloeschung durch ein Druckmittel
DE910685C (de) * 1941-01-21 1954-05-06 Aeg Elektrischer Stromunterbrecher, insbesondere Schalter mit Lichtbogenloeschung durch ein Druckmittel
GB1100564A (en) * 1964-01-22 1968-01-24 Emil Lange Improvements in electric circuit-breakers
US4786770A (en) * 1986-06-06 1988-11-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Switchgear
FR2718281A1 (fr) * 1994-03-30 1995-10-06 Gec Alsthom T & D Sa Disjoncteur à haute ou moyenne tension à bobine de soufflage.

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103201809A (zh) * 2011-01-07 2013-07-10 三菱电机株式会社 开闭装置
EP2662877A1 (de) * 2011-01-07 2013-11-13 Mitsubishi Electric Corporation Schaltvorrichtung
EP2662877A4 (de) * 2011-01-07 2014-12-17 Mitsubishi Electric Corp Schaltvorrichtung
US9117608B2 (en) 2011-01-07 2015-08-25 Mitsubishi Electric Corporation Switchgear
DE102013205945A1 (de) * 2013-04-04 2014-10-09 Siemens Aktiengesellschaft Trennschalteinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
EP1276125A3 (de) 2004-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2126947B1 (de) Druckgasschalter mit einer radialen durchströmöffnung
EP0067460B1 (de) Hochspannungsleistungsschalter
DE2349263C2 (de) Elektrischer Druckgasschalter
WO2006002560A1 (de) Vakuumschaltkammer und kontaktanordnung für einen vakuumschalter
DE19928080C5 (de) Hochspannungsleistungsschalter mit einem Abströmkanal
DE2812947C2 (de) Druckgas-Leistungsschalter
DE102008039813A1 (de) Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Schaltstrecke
EP0783173A1 (de) Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Gasspeicherraum
EP1276125A2 (de) Leistungsschalter
WO1998001877A1 (de) Druckgasleistungsschalter
DE10131018C1 (de) Leistungsschalter
DE4103119A1 (de) Druckgasschalter
WO2005062330A1 (de) Löschkammer und hochleistungsschalter mit starker lichtbobenbeblasung
DE4015179C2 (de) Druckgasschalter
EP0035581B1 (de) Druckgasschalter
EP0308626B1 (de) Selbstblasschalter
EP0334008B1 (de) SF6-Eindruckschalter
EP0508160B1 (de) Druckgasschalter
EP0046824B1 (de) Druckgasschalter
DE4025553C2 (de) Druckgasschalter
WO2007051320A1 (de) Selbstblasschalter mit gasvorkompression
EP0664553B1 (de) Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Heizraum
DE10204042B4 (de) Leistungsschalter
WO2021028138A1 (de) Elektrische schalteinrichtung
DE2858054C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

17P Request for examination filed

Effective date: 20040621

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20091110