EP2740137B1 - Anordnung aufweisend eine leistungsschalterunterbrechereinheit - Google Patents

Anordnung aufweisend eine leistungsschalterunterbrechereinheit Download PDF

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EP2740137B1
EP2740137B1 EP12769946.0A EP12769946A EP2740137B1 EP 2740137 B1 EP2740137 B1 EP 2740137B1 EP 12769946 A EP12769946 A EP 12769946A EP 2740137 B1 EP2740137 B1 EP 2740137B1
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EP
European Patent Office
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pipe
switching gas
circuit breaker
switching
pipe section
Prior art date
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Active
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EP12769946.0A
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English (en)
French (fr)
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EP2740137A1 (de
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Radu-Marian Cernat
Volker Lehmann
Andrzej Nowakowski
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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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
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • 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
    • H01H33/58—Silencers for suppressing noise of switch operation

Definitions

  • the invention relates to an arrangement comprising a circuit breaker interrupter unit with a arranged between a first and a second arcing contact switching path and an opening in the switching path and on the other hand in a Heidelberggasausströmö réelle the circuit breaker unit switching gas channel, which at least partially from a first and a second pipe section, the one another in axial Overlap direction in an overlap section is limited and each have relief openings in their lateral surfaces, wherein freely continuous relief openings in the first and in the second pipe section are arranged axially offset from each other.
  • circuit breaker breaker unit is for example from the German utility model DE 1 889 068 known.
  • a circuit breaker breaker unit is referred to as a tube extinguishing chamber, which has a switching path between arcing contact pieces.
  • the arrangement there is equipped with a switching gas channel which, on the one hand, opens into the switching path and, on the other hand, in a switching gas outlet opening of the local tube extinguishing chamber.
  • the switching gas channel is partially bounded by a plurality of pipe sections which overlap each other in an axial direction and form an overlapping section. In the lateral surfaces of the pipe sections discharge openings are arranged in each case.
  • the use of a plurality of pipe sections is provided in the known arrangement, which each have a number of relief openings, each arranged in the axial direction in alignment in the respective lateral surface are.
  • the pipe sections are arranged coaxially to an axis, wherein the discharge openings of the individual pipe sections are rotated about the axis to each other.
  • An immediate violation of switching gas from a discharge opening into another discharge opening is prevented.
  • a frequent deflection of the switching gas is enforced.
  • this achieves a good swirling of the switching gas the flow resistance of the switching gas channel also increases with it.
  • a high flow resistance precludes rapid discharge of large amounts of switching gas.
  • a circuit breaker unit which has a switching gas channel which is limited in sections by a first and a second pipe section which overlap each other in the axial direction.
  • the lateral surfaces of the pipe sections each have discharge openings, wherein the discharge openings in the first and in the second pipe section are arranged axially offset from one another.
  • An axial offset is achieved by a different perforation of the pipe sections, so that a certain flow path is set for flowing within the Weggaskanales switching gas.
  • Such a configuration of the pipe sections forces for a modification of the flow path, vorzuhalten variously perforated pipe sections and, if necessary, combine them together. Making different types of pipe sections and storage of the same leads to increased costs.
  • this object is achieved in an arrangement of the type mentioned in that at least in one of the pipe sections one, in particular a plurality of relief openings are closed by a valve body.
  • a circuit breaker breaker unit is the part of an electrical switching device.
  • the circuit breaker breaker unit has active parts of the electrical switching device to interrupt an electric current or turn on an electric current.
  • the circuit breaker interrupter unit has, for example, arcing contact pieces on which switching-on or switching-off light bulges, which typically occur during switching operations, are guided.
  • arcing contact pieces it is also possible to provide rated current contact pieces, so that the functionality of current carrying and arc guiding is divided between the rated current contact pieces and the arcing contact pieces. Between the arcing contact pieces a switching path is formed, within which a switch-off or Einschaltlichtbogen is performed.
  • the switching path is used to bring about a galvanic contacting of the arcing contact pieces or a separation of the arcing contact pieces.
  • the arcing contact pieces are designed to be movable relative to each other.
  • the switching gas channel opens doing in the switching path, so that in the switching path resulting switching gas can be removed from the switching path. In the absence of such a switching gas channel, an undesired pressure increase could occur when generating switching gas in the switching path, which could ultimately lead to destruction of the circuit breaker interrupter unit.
  • Switching gas can be generated, for example, due to the thermal effect of an arc of an insulating fluid.
  • the switching gas can also be generated by evaporation of solids such as insulating materials or conductor materials. The switching gas is usually excessive in its temperature and undergoes an increase in volume due to the temperature increase.
  • an electrically insulating fluid is located, which flows through the switching path and surrounds the electrically active parts of the interrupter unit.
  • the electrically insulating fluid serves to electrically isolate the active parts and flows through the circuit breaker breaker unit.
  • Such a fluid has the advantage that after the occurrence of an arc, an arc channel is automatically filled again with uncontaminated electrically insulating fluid.
  • an electrically insulating fluid for example, electrically insulating gases or electrically insulating liquids such as oils, esters, etc. can be used. Suitable electrically insulating gases have proven to be sulfur hexafluoride, nitrogen and mixtures with these gases.
  • the electrically insulating fluid should flow around the circuit breaker interrupter unit under an overpressure. The overpressure increases the electrical insulation strength of the fluid.
  • the switching gas channel opens into the switching path and connects the switching path with a Weggasausströmö réelle, which is located in the periphery of the circuit breaker breaker unit.
  • This can be located in the switching path under pressurized switching gas are passed through the switching gas channel through the interrupter unit through a defined way up to a Weggasausströmö réelle to flow there into the environment of the circuit breaker breaker unit.
  • the environment of the circuit breaker breaker unit is filled, for example, with a fluid, with which the flowing out of the Heidelberggasausströmö réelle switching gas can be swirled and mixed. This fluid may be identical to and in communication with the fluid within the circuit breaker unit.
  • the switching gas channel can be guided inside the circuit breaker interrupter unit, for example, within an overlapping section, which is formed by overlapping two pipe sections.
  • the overlapping portion extends in an axial direction.
  • a first pipe section has a smaller cross section than a second pipe section, so that the outer shell side on the inner first pipe section and inner shell side on the outer second pipe section, an annular portion of the switching gas channel is limited, which can serve to guide and directing switching gas.
  • the pipe sections should each have similar cross sections, so that an annular cross section is formed with parallel body edges.
  • the pipe sections should each have annular cross-sections, so that the limited in the overlap region portion of the switching gas channel has a circular cross-section.
  • the pipe sections should have similar cross-sections in the region of their overlap.
  • An axial offset can be designed such that over almost the entire length of the pipe sections each discharge openings are arranged, wherein an axial displacement is enforced by a demand-based closing of individual discharge openings.
  • a group of relief openings in the first or in the second pipe section is arranged axially spaced from a group of relief openings in the second or in the first pipe section.
  • the freely continuous discharge openings are in the axial sequence several times alternately in the first and in the second pipe section. It can also be provided that at the pipe sections only at an end face of the overlapping section the one pipe section has freely continuous discharge openings, whereas the other pipe section at the other front end of the overlap region has freely continuous discharge openings. Groups of free-passage discharge openings in the first or in the second pipe section can be located at each of the front ends.
  • a further advantageous embodiment can provide that with respect to the axial direction within the overlapping section on an azimuthal path only one of the pipe sections has freely continuous discharge openings.
  • one or more azimuthal webs with respect to the axial direction, to which, for example, hollow cylindrical shaped pipe sections can be arranged coaxially and permitting continuous discharge openings only at one of the two pipe sections, the assurance is given that radially aligned relief openings in the Both pipe sections are prevented.
  • a baffle over / in front of a respective continuous discharge opening is provided at which from a discharge opening leaking switching gas is deflected or an inflow of switching gas takes place in a discharge opening with change of the flow direction.
  • a large overall cross-section can be provided by a plurality of relief openings to allow large volumes of switching gas to flow through the switching gas channel and thereby to effect a favorable cooling.
  • a plurality of azimuthal webs are arranged in the two mutually encompassing pipe sections, which are a radial Allow outgassing of switching gas. These azimuthal webs can be arranged alternately offset in axial direction in the first or the second pipe section.
  • groups of discharge openings in the first and in the second pipe section are arranged axially offset from one another, so that a deflection of the switching gas is forced in the radial direction on the first pipe section and then takes place a further steering of the switching gas in the axial direction, to then then again in the radial direction to be able to flow through the discharge opening of the second pipe section.
  • the axial offset of freely interspersed relief openings may relate to the pipe sections immediately adjacent to one another, which together delimit a section of a switching gas channel.
  • Further pipe sections which are not immediately adjacent may optionally have a relief opening arranged in alignment on the same azimuthal path, wherein a baffle wall is formed by an interposed pipe section, which may be arranged directly adjacent to the other two pipe sections.
  • a further advantageous embodiment can provide that at least one of the pipe sections, in particular a plurality of relief openings are closed by a valve body.
  • a fitting body By using a fitting body, it is possible to close discharge openings in at least one of the pipe sections. For example, it may be provided that a different number of discharge openings should be effective depending on the expected switching gas volumes or the cooling capacity to be achieved.
  • valve bodies By using valve bodies, it is possible to restrict the free passage of discharge ports and to operate only a limited number of discharge ports in the circuit breaker breaker unit.
  • By adapting the fitting body it is possible to vary their cooling capacity by changing cover or by a variable covering of relief openings at constant pipe sections. Furthermore, by covering discharge openings, the flow pattern of switching gas within the switching gas channel can be controlled.
  • annular body can be used, which on / or.
  • the cross section of the tubular body is to be selected as complementary as possible to the respective pipe section.
  • a fitting body for example, outer shell side sit on a pipe section.
  • a valve body is inserted on the inner shell side into a tubular body. Due to the shape complementarity is a flush concern the fitting body given to the respective pipe section, so that the most possible sealing completion and closure of relief openings.
  • the position of the fitting body can vary relative to the tubular body.
  • at least one fitting body serves to hold or position a pipe section on the circuit breaker breaker unit.
  • the pipe sections are each encompassed by a fitting body end and the fitting body protrude from opposite directions in the overlapping portion such that the valve bodies end at a common circumferential around the axial direction of the web.
  • the fitting body can be arranged, for example at the two pipe sections each end, the fitting body can serve to hold and positioning the pipe sections.
  • the fitting body can serve to hold and positioning the pipe sections.
  • it is possible to align the two pipe sections for example by means of the fitting body coaxial with each other and set the course of the switching gas channel.
  • the pipe sections are each equipped at the end with fitting bodies, the fitting bodies being respectively arranged at opposite ends with respect to the axial direction of the pipe bodies, then it is possible to arrange a region of the fitting bodies closing off discharge openings from opposite ends into one between the ends of the pipe bodies. run in the central region of the overlap section.
  • opposite ends aligned namely each end sides of the pipe sections spanned or covered by the valve body, so that only the not facing away from the valve body sections of the tubular body with the discharge openings located there can serve a radial passage of switching gas.
  • the circulating track can be self-contained around the axial direction and have different shapes.
  • the web may have a circular shape, an elliptical shape, a corrugated shape, a sawtooth shape, etc.
  • the faucets collide from opposite directions in a complementary shape against this path and end at her.
  • the web can circulate azimuthally.
  • a juxtaposition of the web is only transverse in one projection, in particular determine radially to the axial direction.
  • the web thus represents a virtual complementary shape shock edge.
  • Kunststoffgas can so in the area of the circulating path over a short distance from a discharge opening of a pipe section in a discharge opening of the other pipe section, wherein the switching gas flow is impressed at a crossing an axial flow direction.
  • the switching gas due to the covering of the relief openings by means of a fitting body initially can not be redirected in radial directions and only at the following section can flow in the radial direction.
  • a further radial flow of the switching gas is prevented by the second pipe section or by the fitting body, which covers discharge openings located in the second pipe section.
  • an axial flow is first forced again.
  • a radial deflection can be provided through relief openings within the second tubular body.
  • a deflection of the switching gas can be forced by 180 °, wherein the switching gas channel has a meandering course.
  • fitting bodies By using fitting bodies, it is possible, for example, to partially cover discharge openings having tubular body by means of the fitting body, wherein the fitting body each span only a portion of the entire overlap portion of the two pipe sections in the axial direction.
  • a further advantageous embodiment can provide that at least one of the pipe sections has a perforated plate with relief openings located symmetrically in the pipe section.
  • perforated plates makes it possible to form tubular body standardized and in the lateral surface as symmetrical as possible distributing a variety of relief openings make.
  • relief openings can pattern the perforated plate in a lattice-like manner, so that a large number of intersecting webs arise between the discharge openings, which ensure torsional stiffness of the tubular body.
  • the relief openings may each be arranged symmetrically distributed on azimuthal paths, wherein the discharge openings are aligned linearly aligned in the axial direction. In this case, the webs cross at right angles. However, it can also be provided that the distribution of relief openings on immediately adjacent azimuthal paths is offset relative to one another. In this case, the webs do not cross at right angles.
  • a tubular body can be formed, for example, by rolling, bending, etc. of a perforated sheet metal plate.
  • a further advantageous embodiment can provide that the circuit breaker interrupter unit is surrounded by an encapsulating housing.
  • the arrangement of a circuit breaker interrupter unit within an encapsulating housing makes it possible to design the encapsulating housing in a fluid-tight manner, so that an electrically insulating fluid flushing through the circuit breaker unit is encapsulated and sporadic volatilization of this electrically insulating fluid is largely suppressed.
  • the encapsulating housing thus constitutes a barrier to the electrically insulating fluid and can also be designed as a pressure-resistant encapsulating housing, so that an electrically insulating fluid enclosed in the interior of the encapsulating housing can also be acted upon with an increased pressure relative to the surroundings of the encapsulating housing.
  • the encapsulating housing surrounds the circuit breaker interrupter unit, the interior of the encapsulating housing defining the surroundings of the circuit breaker interrupter unit.
  • the switching gas channel which connects the switching path to an environment of the circuit breaker unit, thus provides a compound of Switching path via the switching gas channel and the Heidelberggasausströmö réelle with the interior of the hermetically sealed Kapselungsgephaseuse is thus given a way to flow from the interior of the circuit breaker breaker unit switching gas relatively quickly into the environment of the circuit breaker breaker unit and pre-cool the switching gas in this way, so that outside the circuit breaker breaker unit within the encapsulating a further swirling, mixing and cooling of the already pre-cooled switching gas can be carried out with the located in the encapsulating housing electrically insulating fluid.
  • the encapsulating case should be designed in such a way that phase conductors can be inserted electrically insulated through the encapsulating housing into the interior of the same, in order to be contacted with the arcing contact pieces, so that a current path can be interrupted or switched on, the arrangement with the Circuit breaker interrupter unit is located in an electric power transmission network.
  • the circuit breaker breaker unit should be electrically insulated supported on the encapsulating.
  • the encapsulating housing can be embodied, at least in sections, for example, even in an electrically insulating manner.
  • the encapsulating housing is at least partially formed of electrically conductive material preferably earth potential leading, with respect to these electrically conductive sections, the circuit breaker breaker unit should be electrically isolated, for example by means of post insulators.
  • the figure shows a partially cutaway arrangement with a circuit breaker breaker unit, which is arranged within a capsule housing 1.
  • the encapsulating housing 1 has a metallic cast body which carries ground potential.
  • the interior of the encapsulating housing 1 is filled with an electrically insulating fluid, preferably an electrically insulating gas such as sulfur hexafluoride or nitrogen or a mixture with the gases.
  • the electrically insulating fluid is subjected to overpressure. Due to the hermetically sealed design of the encapsulating housing 1, sporadic volatilization of the electrically insulating fluid under overpressure is only possible with difficulty.
  • the encapsulating housing 1 extends essentially in a tubular manner coaxially to a longitudinal axis 2, wherein the end faces of the encapsulating housing 1 are closed by hood-shaped closure elements.
  • the longitudinal axis 2 defines an axial direction.
  • the encapsulating housing 1 has connecting flanges, of which an exemplary connecting flange 3 is shown in the figure. By means of the connecting flanges, it is possible to gain access to the interior of the encapsulating housing 1, wherein all connecting flanges are sealed fluid-tight under operating conditions.
  • the circuit breaker breaker unit has a first arcing contact piece 4 and a second arcing contact piece 5.
  • the two arcing contact pieces 4, 5 are formed opposite to each other and displaceable along the longitudinal axis 2, wherein the arcing contact pieces 4, 5 aligned substantially coaxially to the longitudinal axis 2 are.
  • the first arcing contact piece 4 is formed bolt-shaped.
  • the second arcing contact piece 5 is shaped like a bush in opposite directions.
  • the first arcing contact piece 4 is assigned a first rated current contact piece 6.
  • the second arcing contact piece 5 is assigned a second rated current contact piece 7.
  • the two rated current contact pieces 6, 7 are arranged coaxially to the two arcing contact pieces 4, 5 and have shape-complementary contact areas.
  • the first arcing contact piece 4 and the second rated current contact piece 7 and the second arcing contact piece 5 and the second rated current contact piece 7 are permanently contacted with each other electrically conductive, so that the first arcing contact piece 4 and the first rated current contact piece 6 and the second arcing contact piece 5 and the second rated current contact piece 7 permanently the same lead electrical potential.
  • the two arcing contact piece 4, 5 are arranged displaceable relative to the longitudinal axis 2.
  • the first arcing contact piece 4 is equipped with a gear 8, so that the two arcing contact pieces 4, 5 are always movable in the opposite direction.
  • the first rated current contact piece 6 is not displaceably mounted with respect to the longitudinal axis 2. Only the second rated current contact piece 7 is arranged displaceably along the longitudinal axis 2. A relative movement of the arcing contact pieces 4, 5 and the rated current contact pieces 6, 7 to each other is synchronized such that initially contact the arcing contact pieces 4, 5 at a power-up and then the NennstromWallet publishede 6, 7 contact each other.
  • a separation of the rated current contact pieces 6, 7 takes place at first, whereas a separation of the arcing contact pieces 4, 5 takes place in chronological succession.
  • An arc can be a Einschaltschreibbogen or a Ausschaltschreibbogen, which optionally ignites at a switch-on or a switch-off.
  • the arcing contact pieces 4, 5 protect the rated current contact pieces 6, 7 against erosion by an arc.
  • a Isolierstoffdüse 9 Coaxial with the two arcing contact pieces 4, 5, a Isolierstoffdüse 9 is arranged.
  • the insulating material nozzle 9 is connected in a rigid angle with the second arcing contact piece 5 and has an insulating nozzle channel.
  • the Isolierstoffdüsenkanal limited between the arcing contact pieces 4, 5 formed switching path 10.
  • the first arcing contact piece 4 protrudes at least partially into the Isolierstoffdüsenkanal the Isolierstoffdüse 9 inside. In a switching operation, it is thus preferable to guide an arc limited by the insulating material nozzle 9 in the switching path.
  • the first rated current contact piece 6 is supported by a pipe socket 11.
  • the pipe socket 11 surrounds the first arcing contact piece 4.
  • free end of the insulating material 9 protrudes into it.
  • the pipe socket 11 thus forms a coaxial with the longitudinal axis 2 lying portion of the switching gas channel, wherein projecting into this portion of the switching gas channel, the first arcing contact piece 4 and the transmission 8.
  • a first pipe section 12 connects.
  • the first pipe section 12 is formed as a hollow cylinder, wherein its lateral surfaces are penetrated by discharge openings.
  • the first pipe section 12 and parts of the pipe socket 11 are encompassed by a second pipe section 13. Also, the second pipe section 13 has over its entire length on the shell side discharge openings. Both the first pipe section 12 and the second pipe section 13 are in turn surrounded by a third pipe section 14, wherein the third pipe section 14 serves as a phase conductor for contacting the first arcing contact piece 4 and the first rated current contact piece 6 and both the first arcing contact piece 4 and the first rated current contact piece 6 and enclosed components, such. B. the first and second pipe sections 12, 13, positioned. The third pipe section 14 is supported electrically insulated, for example, via a support insulator 15 on the encapsulating housing 1.
  • the third pipe section 14 on the shell side on a radially outwardly projecting socket 16 By means of this socket 16, the third pipe section 14 can be electrically contacted via a connection phase conductor which is electrically insulated from the exemplary connection flange 3 and inserted into the interior of the encapsulation housing.
  • a connection phase conductor which is electrically insulated from the exemplary connection flange 3 and inserted into the interior of the encapsulation housing.
  • an electrically insulating and fluid-tight outdoor bushing can be placed on the exemplary connection flange 3. This makes it possible to integrate the circuit breaker interrupter unit under outdoor conditions in an electric power transmission network.
  • the interior of the third pipe section 14 is divided by the second pipe section 13 and by the first pipe section 12 into a plurality of hollow cylindrical sub-volumes that encompass each other. Between the first pipe section 12 and the second pipe section 13, a first hollow cylindrical partial volume 17 is arranged. Between the second pipe section 13 and the third pipe section 14, a second hollow cylindrical partial volume 18 is arranged. The two hollow cylindrical sub-volumes 17, 18 surround a centrally positioned, surrounded by the first pipe section 12 central cylinder volume 19th
  • the switching path 10 facing the end of the first pipe section 12 is frontally connected flush with the pipe socket 11.
  • the end remote from the switching path 10 end of the first pipe section 12 is closed by a closure element 20 frontally.
  • the closure element 20 serves as a deflecting body in order to redirect switching gas flowing into the switching gas channel in the axial direction along the longitudinal axis 2 from the switching path 10 into radial directions.
  • At its end of the switching path 10 end of the first pipe section 12 is encompassed by a fitting body 21.
  • the fitting body 21 serves to connect the first pipe section 12 to the pipe socket 11 and surrounds the pipe body to the outer shell side.
  • the fitting body 21 is pushed onto the outer contour of the first pipe section 12 in such a hollow cylindrical manner that nearly half of the first pipe section 12 spans the fitting body 21 and relief openings lying in this section are closed by the fitting body 21.
  • the fitting body 21 terminates at an azimuthal path 22.
  • the region of the first pipe section 12, which is not spanned by the valve body 21, has at its end remote from the switching path 10 freely continuous discharge openings, which allow a radial deflection of switching gas.
  • the second pipe section 13 is also held by a fitting body 23.
  • the fitting body 23 is arranged at the end remote from the switching path 10 end of the second pipe section 13 and surrounds the second pipe section 13 outer jacket side, wherein the fitting body 23 extending in the direction of the contact gap 10, outer shell side flush against the second pipe section 13 and there located relief openings closes.
  • the fitting body 23 extends in the direction of the switching path 10, up to the azimuthal path 22, at which the fitting body 21, which surrounds the first pipe section 12 ends.
  • the free ends of the fitting body 21, 23, which respectively in the direction of a center of the overlapping portion the two tubular bodies 12, 13 protrude, ending on a vertical plane, abutting the azimuthal web 22.
  • a plurality of groups of relief openings are formed in the first and second pipe sections 12, 13, wherein each individual relief opening of the respective group is offset axially relative to each individual relief opening of the respective other group with respect to the longitudinal axis 2.
  • the relief openings themselves can be arranged in a plurality of radial directions in the lateral surface of the respective pipe section 12, 13.
  • the overlapping section between the first pipe section 12 and the second pipe section 13 is closed at the end, so that an entry or exit of switching gas in the section of the switching gas channel, which is formed in the overlapping section with annular cross section between the two pipe sections 12, 13 exclusively from the radial directions in the same inflow or in the radial directions can flow out of the same.
  • An inflow and outflow into the section of the switching gas channel with annular cross sections takes place in radial directions.
  • a deflection of the switching gas is forced at least once by 180 °, wherein in the interest of a large gas throughput abutting the axial offset of relief openings as possible limited to an azimuthal path 22, being on both sides of this azimuthal path 22 in the axial Direction the staggered free discharge openings extend.
  • the switching gas radiates against the third pipe section 14, which in the present case has no outflow openings in the radial direction.
  • an arrangement of a plurality of Druckgasausströmö réelleen 24 is frontally provided at the end remote from the switching path 10 end, which allows leakage of switching gas from the circuit breaker breaker unit into the environment of the circuit breaker breaker unit.
  • radially oriented switching gas outflow openings are arranged in the third pipe section 14.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Casings For Electric Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung aufweisend eine Leistungsschalterunterbrechereinheit mit einer zwischen einem ersten und einem zweiten Lichtbogenkontaktstück angeordneten Schaltstrecke und einem einerseits in der Schaltstrecke und andererseits in einer Schaltgasausströmöffnung der Leistungsschalterunterbrechereinheit mündenden Schaltgaskanal, welcher zumindest abschnittsweise von einem ersten und einem zweiten Rohrabschnitt, die einander in axialer Richtung in einem Überlappungsabschnitt überlappen begrenzt ist und in ihren Mantelflächen jeweils Entlastungsöffnungen aufweisen, wobei frei durchgängige Entlastungsöffnungen in dem ersten und in dem zweiten Rohrabschnitt zueinander axial versetzt angeordnet sind.
  • Eine Anordnung mit einer Leistungsschalterunterbrechereinheit ist beispielsweise aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 1 889 068 bekannt. Dort ist eine Leistungsschalterunterbrechereinheit als Rohrlöschkammer bezeichnet, welche zwischen Lichtbogenkontaktstücken eine Schaltstrecke aufweist. Um in der Schaltstrecke generiertes Schaltgas nach außen treten zu lassen, ist die dortige Anordnung mit einem Schaltgaskanal ausgestattet, welcher einerseits in der Schaltstrecke und andererseits in einer Schaltgasauströmöffnung der dortigen Rohrlöschkammer mündet. Der Schaltgaskanal ist abschnittsweise von mehreren Rohrabschnitten begrenzt, die in einer axialen Richtung einander überlappen und einen Überlappungsabschnitt bilden. In den Mantelflächen der Rohrabschnitte sind jeweils Entlastungsöffnungen angeordnet.
  • Dabei ist bei der bekannten Anordnung die Verwendung einer Vielzahl von Rohrabschnitten vorgesehen, welche jeweils eine Anzahl von Entlastungsöffnungen aufweisen, die jeweils in axialer Richtung fluchtend in der jeweiligen Mantelfläche angeordnet sind. Die Rohrabschnitte sind koaxial zu einer Achse angeordnet, wobei die Entlastungsöffnungen der einzelnen Rohrabschnitte um die Achse zueinander verdreht sind. Ein unmittelbares Übertreten von Schaltgas aus einer Entlastungsöffnung in eine andere Entlastungsöffnung ist verhindert. So wird auch ein häufiges Umlenken des Schaltgases erzwungen. Damit wird zwar eine gute Verwirbelung des Schaltgases erzielt, jedoch erhöht sich damit auch der Strömungswiderstand des Schaltgaskanals.
  • Ein hoher Strömungswiderstand steht einem raschen Ableiten großer Schaltgasmengen entgegen.
  • Aus dem Dokument CA 913 152 A ist eine Leistungsschalterunterbrechereinheit bekannt, welche einen Schaltgaskanal aufweist, der abschnittsweise von einem ersten sowie einem zweiten Rohrabschnitt, die einander in axialer Richtung überlappen, begrenzt ist. Die Mantelflächen der Rohrabschnitte weisen jeweils Entlastungsöffnungen auf, wobei die Entlastungsöffnungen in dem ersten sowie in dem zweiten Rohrabschnitt axial versetzt zueinander angeordnet sind. Ein axialer Versatz wird durch eine verschiedenartige Lochung der Rohrabschnitte erzielt, so dass ein bestimmter Strömungsweg für innerhalb des Schaltgaskanales strömendes Schaltgas festgelegt ist. Eine derartige Ausgestaltung der Rohrabschnitte erzwingt für eine Modifikation des Strömungsweges, verschiedenartig gelochte Rohrabschnitte vorzuhalten und diese bedarfsweise miteinander zu kombinieren. Ein Anfertigen verschiedenartiger Rohrabschnitte sowie eine Lagerung derselben führt zu erhöhten Kosten.
  • Insofern ergibt sich als Aufgabe der Erfindung eine Anordnung mit einer Leistungsschalterunterbrechereinheit derart auszubilden, dass der Verlauf des Schaltgaskanales kostengünstig und einfach modifiziert werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zumindest in einem der Rohrabschnitte eine, insbesondere mehrere Entlastungsöffnungen von einem Armaturkörper verschlossen sind.
  • Eine Leistungsschalterunterbrechereinheit ist der Teil eines elektrischen Schaltgerätes. Die Leistungsschalterunterbrechereinheit weist Aktivteile des elektrischen Schaltgerätes auf, um einen elektrischen Strom zu unterbrechen bzw. einen elektrischen Strom einzuschalten. Die Leistungsschalterunterbrechereinheit weist dazu beispielsweise Lichtbogenkontaktstücke auf, an welchen typischerweise bei Schaltvorgängen entstehende Einschalt- oder Ausschaltlichtböen geführt sind. Neben den Lichtbogenkontaktstücken können weiterhin auch Nennstromkontaktstücke vorgesehen sein, so dass die Funktionalität eines Stromführens sowie eines Lichtbogenführens auf die Nennstromkontaktstücke bzw. die Lichtbogenkontaktstücke aufgeteilt ist. Zwischen den Lichtbogenkontaktstücken ist eine Schaltstrecke ausgebildet, innerhalb welcher ein Ausschalt- bzw. Einschaltlichtbogen geführt ist. Die Schaltstrecke dient einem Herbeiführen einer galvanischen Kontaktierung der Lichtbogenkontaktstücke bzw. einer Trennung der Lichtbogenkontaktstücke. Die Lichtbogenkontaktstücke sind dazu relativ zueinander bewegbar ausgeführt. Der Schaltgaskanal mündet dabei in der Schaltstrecke, so dass in der Schaltstrecke entstehendes Schaltgas aus der Schaltstrecke abgeführt werden kann. Mangels eines solchen Schaltgaskanals könnte es bei einem generieren von Schaltgas in der Schaltstrecke zu einer unerwünschten Druckerhöhung kommen, die schlussendlich zu einer Zerstörung der Leistungsschalterunterbrechereinheit führen könnte. Schaltgas kann beispielsweise aufgrund der thermischen Wirkung eines Lichtbogens aus einem Isolierfluid generiert werden. Weiterhin kann das Schaltgas auch durch ein Verdampfen von Feststoffen wie Isolierwerkstoffen oder Leiterwerkstoffen erzeugt werden. Das Schaltgas ist üblicherweise in seiner Temperatur überhöht und erfährt aufgrund der Temperaturüberhöhung auch eine Volumenvergrößerung.
  • In der Schaltstrecke ist beispielsweise ein elektrisch isolierendes Fluid befindlich, welches die Schaltstrecke durchströmt und die elektrisch aktiven Teile der Unterbrechereinheit umgibt. Das elektrisch isolierende Fluid dient dabei einem elektrischen Isolieren der Aktivteile und durchströmt die Leistungsschalterunterbrechereinheit. Ein derartiges Fluid weist den Vorteil auf, dass nach einem Auftreten eines Lichtbogens ein Lichtbogenkanal selbsttätig wieder mit unkontaminiertem elektrisch isolierendem Fluid befüllt wird. Man spricht von einer sogenannten selbstheilenden elektrischen Isolation. Als elektrisch isolierendes Fluid sind beispielsweise elektrisch isolierende Gase oder elektrisch isolierende Flüssigkeiten wie Öle, Ester etc. einsetzbar. Als geeignete elektrisch isolierende Gase haben sich Schwefelhexafluorid, Stickstoff sowie Gemische mit diesen Gasen erwiesen. Vorteilhafterweise sollte das elektrisch isolierende Fluid unter einem Überdruck stehend die Leistungsschalterunterbrechereinheit umspülen. Durch den Überdruck wird die elektrische Isolationsfestigkeit des Fluids heraufgesetzt.
  • Der Schaltgaskanal mündet in der Schaltstrecke und verbindet die Schaltstrecke mit einer Schaltgasausströmöffnung, welche sich in der Peripherie der Leistungsschalterunterbrechereinheit befindet. Damit kann in der Schaltstrecke befindliches unter Überdruck stehendes Schaltgas über den Schaltgaskanal durch die Unterbrechereinheit hindurch auf einem definierten Weg bis zu einer Schaltgasausströmöffnung geleitet werden, um dort in die Umgebung der Leistungsschalterunterbrechereinheit abzuströmen. Die Umgebung der Leistungsschalterunterbrechereinheit ist beispielsweise mit einem Fluid befüllt, mit welchem das aus der Schaltgasausströmöffnung ausströmende Schaltgas verwirbelt und vermischt werden kann. Dieses Fluid kann mit dem innerhalb der Leistungsschalterunterbrechereinheit befindlichen Fluid identisch sein und mit diesen in Verbindung stehen. Der Schaltgaskanal kann innerhalb der Leistungsschalterunterbrechereinheit beispielsweise innerhalb eines Überlappungsabschnittes geführt werden, welcher durch Überlappung zweier Rohrabschnitte gebildet ist. Der Überlappungsabschnitt erstreckt sich in einer axialen Richtung. Dabei weist ein erster Rohrabschnitt einen kleineren Querschnitt auf als ein zweiter Rohrabschnitt, so dass außenmantelseitig am inneren ersten Rohrabschnitt und innenmantelseitig am äußeren zweiten Rohrabschnitt ein ringförmiger Abschnitt des Schaltgaskanals begrenzt ist, welcher dem Führen und Lenken von Schaltgas dienen kann. Somit weist der Schaltgaskanal im Überlappungsbereich der Rohrabschnitte einen ringförmigen Querschnitt auf. Vorteilhafterweise sollten die Rohrabschnitte jeweils ähnliche Querschnitte aufweisen, so dass ein ringförmiger Querschnitt mit parallel verlaufenden Körperkanten gebildet ist. Vorzugsweise sollten die Rohrabschnitte jeweils kreisringförmige Querschnitte aufweisen, so dass der im Überlappungsbereich begrenzte Abschnitt des Schaltgaskanals einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist. Die Rohrabschnitte sollten im Bereich ihrer Überlappung einander ähnliche Querschnitte aufweisen. Durch eine Anordnung von Entlastungsöffnung in den Mantelflächen der Rohrabschnitte ist die Möglichkeit gegeben, neben einem axialen Führen von Schaltgas innerhalb der Rohrabschnitte auch ein radiales Abströmen des Schaltgases durch die Wandungen der Rohrabschnitte hindurch zu ermöglichen. Ein axialer Versatz der Entlastungsöffnungen im ersten und im zweiten Rohrabschnitt zueinander, ermöglicht ein radiales Austreten von Schaltgas durch die Entlastungsöffnungen hindurch, wobei ein direktes Austreten von Schaltgas aus einer Entlastungsöffnung des einen Rohrabschnittes in eine Entlastungsöffnung des anderen Rohrabschnittes verhindert ist. So ist sichergestellt, dass eine Entlastungsöffnung, die frei durchgängig ist, von einer Wandung des anderen Rohrabschnittes überspannt ist. Weiter ist sichergestellt, dass das Schaltgas vor einem Einströmen in eine Entlastungsöffnung radial umgelenkt wird, oder dass das Schaltgas nach einem Austreten aus einer Entlastungsöffnung axial umgelenkt wird.
    In einer Projektion in Richtung einer Durchtrittsrichtung einer Entlastungsöffnung ist so stets eine Überdeckung durch eine Wandung des jeweils anderen Rohrabschnittes gegeben. So ist in Durchtrittsrichtung vor/hinter jeder frei durchgängigen Entlastungsöffnung eine Prallfläche gegeben. Damit wird ein effektives Verwirbeln und Durchmischen des Schaltgases mit innerhalb des Schaltgaskanals befindlichem Isolierfluid sichergestellt. Ein axialer Versatz kann dabei derart ausgestaltet sein, dass über nahezu die gesamte Länge der Rohrabschnitte jeweils Entlastungsöffnungen angeordnet sind, wobei durch ein bedarfsweises Verschließen einzelner Entlastungsöffnungen ein axialer Versatz erzwungen wird. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass eine Gruppe von Entlastungsöffnungen im ersten bzw. im zweiten Rohrabschnitt axial beabstandet zu einer Gruppe von Entlastungsöffnungen im zweiten bzw. im ersten Rohrabschnitt angeordnet ist.
  • Durch einen axialen Versatz ist ein Abströmen von Schaltgas in radiale Richtungen ermöglicht, so dass vergrößerte Schaltgasmengen durch den Schaltgaskanal hindurch innerhalb kurzer Zeitintervalle hindurchgeschleust werden können, wobei trotz einer Verwirbelung und Umlenkung des Schaltgases der Strömungswiderstand nur eine begrenzte Strömungswiderstandserhöhung erfährt. Es kann vorgesehen sein, dass die frei durchgängigen Entlastungsöffnungen sich in axialer Abfolge mehrfach wechselweise im ersten und im zweiten Rohrabschnitt befinden. Es kann auch vorgesehen sein, dass an den Rohrabschnitten lediglich an einem stirnseitigen Ende des Überlappungsabschnittes der eine Rohrabschnitt frei durchgängige Entlastungsöffnungen aufweist, wohingegen der andere Rohrabschnitt am anderen stirnseitigen Ende des Überlappungsbereiches frei durchgängige Entlastungsöffnungen aufweist. An den stirnseitigen Enden können jeweils Gruppen von frei durchgängigen Entlastungsöffnungen im ersten oder im zweiten Rohrabschnitt befindlich sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass bezüglich der axialen Richtung innerhalb des Überlappungsabschnittes auf einer azimutalen Bahn jeweils nur einer der Rohrabschnitte frei durchgängige Entlastungsöffnungen aufweist.
  • Durch die Definition einer oder mehrerer azimutaler Bahnen bezüglich der axialen Richtung, zu welcher beispielsweise auch hohlzylindrisch ausgeformte Rohrabschnitte jeweils koaxial angeordnet sein können sowie einem Zulassen von durchgängigen Entlastungsöffnungen jeweils nur an einem der beiden Rohrabschnitte, ist die Gewähr gegeben, dass radial fluchtenden Entlastungsöffnungen in den beiden Rohrabschnitten verhindert sind. Damit wird eine Prallwand über/vor einer jeweilig durchgängigen Entlastungsöffnung zur Verfügung gestellt, an welcher aus einer Entlastungsöffnung austretendes Schaltgas umgelenkt wird bzw. ein Einströmen von Schaltgas in eine Entlastungsöffnung unter Änderung der Strömungsrichtung erfolgt. Somit ist ein effektives Verwirbeln und Kühlen des Schaltgases ermöglicht. Weiterhin ist so die Möglichkeit gegeben, mehrere Entlastungsöffnungen auf der azimutalen Bahn innerhalb eines Rohrkörpers zuzulassen und so ein Umlenken von Schaltgas in viele radiale Richtungen auf der azimutalen Bahn zu ermöglichen. Damit kann ein großer Gesamtquerschnitt durch mehrere Entlastungsöffnungen zur Verfügung gestellt werden, um große Volumina von Schaltgas durch den Schaltgaskanal hindurchströmen zu lassen und dabei eine günstige Kühlung zu bewirken. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in den beiden einander umgreifenden Rohrabschnitten mehrere azimutale Bahnen angeordnet sind, welche ein radiales Ausströmen von Schaltgas ermöglichen. Diese azimutalen Bahnen können in axialer Richtung versetzt zueinander wechselnd in dem ersten oder dem zweiten Rohrabschnitt angeordnet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Gruppen von Entlastungsöffnungen im ersten bzw. im zweiten Rohrabschnitt axial versetzt zueinander angeordnet sind, so dass ein Umlenken des Schaltgases in radialer Richtung am ersten Rohrabschnitt erzwungen wird und anschließend ein weiteres Lenken des Schaltgases in axialer Richtung erfolgt, um dann anschließend wiederum in radialer Richtung durch die Entlastungsöffnung des zweiten Rohrabschnittes strömen zu können.
  • Neben der Verwendung zweier einander umgreifender Rohrabschnitte, die innerhalb eines Überlappungsabschnittes einen Schaltgaskanal mantelseitig begrenzen, kann auch eine Verwendung einer darüber hinausgehenden Anzahl von einander überlappenden Rohrabschnitten vorgesehen sein, so dass mehrere schalenartig aufeinander folgende Abschnitte des Schaltgaskanals gegeben sind, welche im selben axial erstreckenden Überlappungsbereich radial aufeinander abfolgen. Entsprechend kann bei einer Verwendung von mehr als zwei Rohrabschnitten der axiale Versatz von frei durchgängigen Entlastungsöffnungen sich auf die unmittelbar benachbart zueinander liegenden Rohrabschnitte beziehen, welche gemeinsam einen Abschnitt eines Schaltgaskanals begrenzen. Weitere nicht unmittelbar benachbarte Rohrabschnitte können gegebenenfalls fluchtend auf derselben azimutalen Bahn angeordnete Entlastungsöffnung aufweisen, wobei durch einen dazwischen liegenden Rohrabschnitt, welcher zu den beiden anderen Rohrabschnitten jeweils unmittelbar benachbart angeordnet sein kann, eine Prallwand gebildet ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest in einem der Rohrabschnitte eine insbesondere mehrere Entlastungsöffnungen von einem Armaturkörper verschlossen sind.
  • Durch die Verwendung eines Armaturkörpers ist es möglich, Entlastungsöffnungen in zumindest einem der Rohrabschnitte zu verschließen. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass je nach erwarteten Schaltgasvolumina bzw. nach zu erzielender Kühlleistung eine unterschiedliche Anzahl von Entlastungsöffnungen wirksam sein sollen. Durch die Nutzung von Armaturkörpern ist es möglich, die freie Durchgängigkeit von Entlastungsöffnungen einzuschränken und lediglich eine begrenzte Anzahl von Entlastungsöffnungen in der Leistungsschalterunterbrechereinheit arbeiten zu lassen. Durch die Anpassung der Armaturkörper ist es möglich, bei gleichbleibenden Rohrabschnitten deren Kühlleistung durch veränderliche Abdeckung bzw. durch ein veränderliches Abdecken von Entlastungsöffnungen zu variieren. Weiterhin kann durch ein Abdecken von Entlastungsöffnungen der Strömungsverlauf von Schaltgas innerhalb des Schaltgaskanals gesteuert werden. Als Armaturkörper können beispielsweise ringförmige Körper Verwendung finden, welche auf/bzw. in die Rohrabschnitte geschoben werden, so dass zumindest ein bzw. insbesondere beide Rohrabschnitte abschnittsweise von einem oder mehreren ringförmigen Körpern abgedeckt sind. Dabei ist der Querschnitt der Rohrkörper möglichst formkomplementär zu dem jeweiligen Rohrabschnitt auszuwählen. So kann ein Armaturkörper beispielsweise außenmantelseitig auf einem Rohrabschnitt aufsitzen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Armaturkörper innenmantelseitig in einen Rohrkörper eingeschoben wird. Durch die Formkomplementarität ist ein bündiges Anliegen der Armaturkörper an dem jeweiligen Rohrabschnitt gegeben, so dass ein möglichst dichtender Abschluss und Verschluss von Entlastungsöffnungen erfolgt. Durch ein variieren der Dimension der Armaturkörper kann die Anzahl von verschlossenen Entlastungsöffnungen variiert werden. Weiterhin kann die Lage des Armaturkörpers relativ zum Rohrkörper variieren. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Armaturkörper einem Halten bzw. Positionieren eines Rohrabschnittes an der Leistungsschalterunterbrechereinheit dient.
  • Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Rohrabschnitte jeweils endseitig von einem Armaturkörper umgriffen sind und die Armaturkörper aus entgegengesetzten Richtungen in den Überlappungsabschnitt derart hineinragen, dass die Armaturkörper an einer gemeinsamen um die axiale Richtung umlaufenden Bahn enden.
  • Die Armaturkörper können beispielsweise an den beiden Rohrabschnitten jeweils endseitig angeordnet werden, wobei die Armaturkörper dabei einem Halten und Positionieren der Rohrabschnitte dienen können. Somit ist es möglich, die beiden Rohrabschnitte beispielsweise mittels der Armaturkörper zueinander koaxial auszurichten und den Verlauf des Schaltgaskanals festzulegen. Sind die Rohrabschnitte nunmehr jeweils endseitig mit Armaturkörpern ausgestattet, wobei die Armaturkörper jeweils an entgegengesetzten Enden bezüglich der axialen Richtung der Rohrkörper angeordnet sind, so ist die Möglichkeit gegeben, einen Entlastungsöffnungen verschließenden Bereich der Armaturkörper von entgegengesetzten Enden in einen zwischen den Enden der Rohrkörper angeordneten, mittigen Bereich des Überlappungsabschnittes zulaufen zu lassen. Damit sind jeweils entgegengesetzt zueinander ausgerichtete Enden, nämlich jeweils Endseiten der Rohrabschnitte durch die Armaturkörper überspannt bzw. abgedeckt, so dass lediglich die nicht von den Armaturkörpern abgewandten Abschnitte der Rohrkörper mit den dort befindlichen Entlastungsöffnungen einem radialen Durchtreten von Schaltgas dienen können. Die umlaufende Bahn kann um die axiale Richtung in sich geschlossen umlaufen und verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise kann die Bahn eine Kreisform, eine elliptische Form, eine gewellte Form, eine Sägezahnform etc. aufweisen. Die Armaturkörper stoßen aus entgegengesetzten Richtungen formkomplementär gegen diese Bahn und enden an ihr. Die Bahn kann beispielsweise azimutal umlaufen. Aufgrund der Beabstandung der Rohrkörper zueinander ist ein aneinanderstoßen der Bahn jeweils lediglich in einer Projektion quer, insbesondere radial zur axialen Richtung festzustellen. Die Bahn stellt somit eine virtuelle formkomplementäre Stoßkante dar. Schaltgas kann so im Bereich der umlaufenden Bahn auf kurzem Weg aus einer Entlastungsöffnung des einen Rohrabschnittes in eine Entlastungsöffnung des anderen Rohrabschnittes übertreten, wobei die Schaltgasströmung bei einem Übertritt eine axiale Strömungsrichtung aufgeprägt wird. Somit ist bei einem Aneinanderstoßen an einer Bahn die Möglichkeit gegeben, das Schaltgas beispielsweise zunächst innerhalb des ersten Rohrabschnittes zentrisch zu führen, da das Schaltgas aufgrund des Abdeckens der Entlastungsöffnungen mittels eines Armaturkörpers zunächst nicht in radiale Richtungen umgeleitet werden kann und erst an dem darauf folgenden Abschnitt in radiale Richtung umströmen kann. Ein weiteres radiales Strömen des Schaltgases wird durch den zweiten Rohrabschnitt bzw. durch den Armaturkörper, welcher im zweiten Rohrabschnitt befindliche Entlastungsöffnungen überdeckt, verhindert. So wird zunächst wiederum ein axiales Strömen erzwungen. Entsprechend kann nach einem Passieren der Abdeckung des zweiten Armaturkörpers wiederum ein radiales Umlenken durch Entlastungsöffnungen innerhalb des zweiten Rohrkörpers vorgesehen sein. Somit kann ein Umlenken des Schaltgases um 180° erzwungen werden, wobei der Schaltgaskanal einen mäandrierenden Verlauf aufweist.
  • Durch die Verwendung von Armaturkörpern ist es möglich, beispielsweise durchgehend Entlastungsöffnungen aufweisende Rohrkörper mittels der Armaturkörper teilweise abzudecken, wobei die Armaturkörper jeweils in axialer Richtung nur einen Teil des gesamten Überlappungsabschnittes der beiden Rohrabschnitte überspannen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest einer der Rohrabschnitte ein Lochblech mit symmetrisch in dem Rohrabschnitt liegenden Entlastungsöffnungen aufweist.
  • Die Nutzung von Lochblechen ermöglicht es, Rohrkörper standardisiert auszuformen und in deren Mantelfläche ein möglichst symmetrisches Verteilen einer Vielzahl von Entlastungsöffnungen vorzunehmen. Beispielsweise können Entlastungsöffnungen das Lochblech gitterartig strukturieren, so dass zwischen den Entlastungsöffnungen eine Vielzahl einander kreuzender Stege entstehen, welche eine Verwindungssteifheit des Rohrkörpers sicherstellen. Beispielsweise können die Entlastungsöffnungen jeweils auf azimutale Bahnen symmetrisch verteilt angeordnet sein, wobei die Entlastungsöffnungen in axialer Richtung linear fluchtend ausgerichtet sind. In diesem Falle kreuzen die Stege sich rechtwinklig. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Verteilung von Entlastungsöffnungen auf unmittelbar benachbarten azimutalen Bahnen versetzt zueinander erfolgt. In diesem Falle kreuzen die Stege sich nicht rechtwinklig. Ein Rohrkörper kann beispielsweise durch Rollen, Abkanten etc. einer Lochblechplatte geformt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Leistungsschalterunterbrechereinheit von einem Kapselungsgehäuse umgeben ist.
  • Die Anordnung einer Leistungsschalterunterbrechereinheit innerhalb eines Kapselungsgehäuses ermöglicht es, das Kapselungsgehäuse fluiddicht auszugestalten, so dass ein die Leistungsschalterunterbrechereinheit umspülendes bzw. durchspülendes elektrisch isolierendes Fluid eingekapselt ist und ein sporadisches Verflüchtigen dieses elektrisch isolierenden Fluides weitestgehend unterdrückt ist. Das Kapselungsgehäuse stellt somit eine Barriere für das elektrisch isolierende Fluid dar und kann auch als druckfestes Kapselungsgehäuse ausgebildet sein, so dass im Inneren des Kapselungsgehäuses eingeschlossenes elektrisch isolierendes Fluid auch mit einem gegenüber der Umgebung des Kapselungsgehäuses erhöhten Druck beaufschlagt werden kann. Das Kapselungsgehäuse umgibt die Leistungsschalterunterbrechereinheit, wobei das Innere des Kapselungsgehäuses die Umgebung der Leistungsschalterunterbrechereinheit definiert. Der Schaltgaskanal, welcher die Schaltstrecke mit einer Umgebung der Leistungsschalterunterbrechereinheit verbindet, stellt somit eine Verbindung der Schaltstrecke über den Schaltgaskanal sowie die Schaltgasausströmöffnung mit dem Inneren des hermetisch abschließenden Kapselungsgehäuse dar. Damit ist eine Möglichkeit gegeben, aus dem Innern der Leistungsschalterunterbrechereinheit Schaltgas relativ schnell in die Umgebung der Leistungsschalterunterbrechereinheit abströmen zu lassen und das Schaltgas auf diesem Weg bereits vorzukühlen, so dass außerhalb der Leistungsschalterunterbrechereinheit innerhalb des Kapselungsgehäuses ein weiteres Verwirbeln, Vermischen und Kühlen des bereits vorgekühlten Schaltgases mit dem in dem Kapselungsgehäuse befindlichen elektrisch isolierenden Fluid erfolgen kann.
  • Das Kapselungsgehäuse sollte dabei derart ausgeführt sein, dass Phasenleiter elektrisch isoliert durch das Kapselungsgehäuse hindurch in das Innere desselben eingeführt werden können, um dort mit den Lichtbogenkontaktstücken kontaktiert zu sein, so dass ein Strompfad unterbrochen bzw. eingeschaltet werden kann, wobei sich die Anordnung mit der Leistungsschalterunterbrechereinheit in einem Elektroenergieübertragungsnetzwerk befindet. Die Leistungsschalterunterbrechereinheit sollte dabei elektrisch isolierend am Kapselungsgehäuse abgestützt sein. Dazu kann das Kapselungsgehäuse zumindest abschnittsweise selbst beispielsweise elektrisch isolierend ausgeführt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Kapselungsgehäuse zumindest abschnittsweise aus elektrisch leitfähigem vorzugsweise Erdpotential führenden Material gebildet ist, wobei gegenüber diesen elektrisch leitfähigen Abschnitten die Leistungsschalterunterbrechereinheit beispielsweise mittels Stützisolatoren elektrisch isoliert abgestützt sein sollte.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiels der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgende näher beschrieben.
  • Dabei zeigt die
    • Figur
    einen Schnitt durch eine Anordnung mit einer Leistungsschalterunterbrechereinheit, die in einem Kapselungsgehäuse angeordnet ist.
  • Die Figur zeigt eine teilweise freigeschnittene Anordnung mit einer Leistungsschalterunterbrechereinheit, welche innerhalb eines Kapselungsgehäuses 1 angeordnet ist. Das Kapselungsgehäuse 1 weist vorliegend einen metallischen Gusskörper auf, welcher Erdpotential führt. Das Innere des Kapselungsgehäuses 1 ist mit einem elektrisch isolierenden Fluid, vorzugsweise einem elektrisch isolierenden Gas wie Schwefelhexafluorid oder Stickstoff oder einem Gemisch mit den Gasen befüllt. Das elektrisch isolierende Fluid ist dabei mit Überdruck beaufschlagt. Aufgrund der hermetisch abschließenden Ausbildung des Kapselungsgehäuses 1 ist ein sporadisches Verflüchtigen des unter Überdruck stehenden elektrisch isolierenden Fluides nur erschwert möglich.
  • Das Kapselungsgehäuse 1 erstreckt sich im Wesentlichen rohrförmig koaxial zu einer Längsachse 2, wobei die Stirnseiten des Kapselungsgehäuses 1 durch haubenförmige Verschlusselemente verschlossen sind. Die Längsachse 2 definiert eine axiale Richtung. Weiterhin weist das Kapselungsgehäuse 1 Anschlussflansche auf, von denen in der Figur ein exemplarischer Anschlussflansch 3 dargestellt ist. Mittels der Anschlussflansche ist es möglich, Zugriff in das Innere des Kapselungsgehäuses 1 zu erlangen, wobei unter Betriebsbedingungen sämtliche Anschlussflansche fluiddicht verschlossen sind.
  • Im Innern des Kapselungsgehäuses 1 erstreckt sich im Wesentlichen koaxial zur Längsachse 2 eine Leistungsschalterunterbrechereinheit. Die Leistungsschalterunterbrechereinheit weist ein erstes Lichtbogenkontaktstück 4 sowie ein zweites Lichtbogenkontaktstück 5 auf. Die beiden Lichtbogenkontaktstücke 4, 5 sind gegengleich ausgeformt und längs der Längsachse 2 verschieblich, wobei die Lichtbogenkontaktstücke 4, 5 im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse 2 ausgerichtet sind. Das erste Lichtbogenkontaktstück 4 ist bolzenförmig ausgeformt. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 5 ist gegengleich buchsenförmig ausgeformt. Dem ersten Lichtbogenkontaktstück 4 ist ein erstes Nennstromkontaktstück 6 zugeordnet. Dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 5 ist ein zweites Nennstromkontaktstück 7 zugeordnet. Die beiden Nennstromkontaktstücke 6, 7 sind koaxial zu den beiden Lichtbogenkontaktstücken 4, 5 angeordnet und weisen formkomplementäre Kontaktbereiche auf. Das erste Lichtbogenkontaktstück 4 und das zweite Nennstromkontaktstück 7 sowie das zweite Lichtbogenkontaktstück 5 sowie das zweite Nennstromkontaktstück 7 sind dauerhaft elektrisch leitend miteinander kontaktiert, so dass das erste Lichtbogenkontaktstück 4 sowie das erste Nennstromkontaktstück 6 und das zweite Lichtbogenkontaktstück 5 sowie das zweite Nennstromkontaktstück 7 dauerhaft das gleiche elektrische Potential führen.
  • Die beiden Lichtbogenkontaktstück 4, 5 sind relativ zu der Längsachse 2 verschieblich angeordnet. Dazu ist vorgesehen, dass das erste Lichtbogenkontaktstück 4 mit einem Getriebe 8 ausgestattet ist, so dass die beiden Lichtbogenkontaktstücke 4, 5 stets mit entgegengesetztem Richtungssinn bewegbar sind. Das erste Nennstromkontaktstück 6 ist bezüglich der Längsachse 2 nicht verschieblich gelagert. Lediglich das zweite Nennstromkontaktstück 7 ist längs der Längsachse 2 verschieblich angeordnet. Eine Relativbewegung der Lichtbogenkontaktstücke 4, 5 sowie der Nennstromkontaktstücke 6, 7 zueinander ist dabei derart synchronisiert, dass bei einem Einschaltvorgang zunächst die Lichtbogenkontaktstücke 4, 5 einander kontaktieren und darauf folgend die Nennstromkontaktstücke 6, 7 einander kontaktieren. Bei einem Ausschaltvorgang erfolgt zunächst eine Trennung der Nennstromkontaktstücke 6, 7 wohingegen darauf zeitlich folgend eine Trennung der Lichtbogenkontaktstücke 4, 5 erfolgt. Durch eine derartige Synchronisierung der Bewegungen von Lichtbogenkontaktstücken 4, 5 sowie Nennstromkontaktstücken 6, 7 ist sichergestellt, dass ein Lichtbogen vorzugsweise zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 4, 5 geführt wird. Ein Lichtbogen kann dabei ein Einschaltlichtbogen oder auch ein Ausschaltlichtbogen sein, welcher gegebenenfalls bei einem Einschalt- bzw. bei einem Ausschaltvorgang zündet. Damit schützen die Lichtbogenkontaktstücke 4, 5 die Nennstromkontaktstücke 6, 7 vor Erosion durch einen Lichtbogen.
  • Koaxial zu den beiden Lichtbogenkontaktstücken 4, 5 ist eine Isolierstoffdüse 9 angeordnet. Die Isolierstoffdüse 9 ist mit dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 5 winkelstarr verbunden und weist einen Isolierstoffdüsenkanal auf. Der Isolierstoffdüsenkanal begrenzt eine zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 4, 5 ausgebildete Schaltstrecke 10. Im ausgeschalteten Zustand, wie in der Figur gezeigt, ragt das erste Lichtbogenkontaktstück 4 zumindest teilweise in den Isolierstoffdüsenkanal der Isolierstoffdüse 9 hinein. Bei einem Schaltvorgang kommt es so vorzugsweise zu einem Führen eines Lichtbogens begrenzt von der Isolierstoffdüse 9 in der Schaltstrecke. Durch einen Lichtbogen generiertes, erhitztes und in seinem Volumen vergrößertes Schaltgas strömt vorzugsweise aus der Schaltstrecke 10 in Richtung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 4 ab. Um ein Abströmen in diese Richtung zu befördern, ist der Isolierstoffdüsenkanal der Isolierstoffdüse 9 trichterförmig in Richtung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 4 erweitert ausgeformt.
  • Das erste Nennstromkontaktstück 6 ist von einem Rohrstutzen 11 getragen. Der Rohrstutzen 11 umgibt das erste Lichtbogenkontaktstück 4. In den Rohrstutzen 11 ragt auch das von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 5 abgewandte freie Ende der Isolierstoffdüse 9 hinein. In der Schaltstrecke 10 mündet ein Schaltgaskanal, welcher im Anschluss an die Isolierstoffdüse 9 über den Rohrstutzen 11 in axialer Richtung fortgeführt ist. Der Rohrstutzen 11 bildet somit einen koaxial zur Längsachse 2 liegenden Abschnitt des Schaltgaskanals, wobei in diesen Abschnitt des Schaltgaskanals das erste Lichtbogenkontaktstück 4 sowie das Getriebe 8 hineinragen. An den Rohrstutzen 11 schließt sich ein erster Rohrabschnitt 12 an. Der erste Rohrabschnitt 12 ist hohlzylindrisch ausgeformt, wobei seine Mantelflächen von Entlastungsöffnungen durchsetzt sind. Der erste Rohrabschnitt 12 sowie Teile des Rohrstutzens 11 sind von einem zweiten Rohrabschnitt 13 umgriffen. Auch der zweite Rohrabschnitt 13 weist über nahezu seine gesamte Länge mantelseitig Entlastungsöffnungen auf. Sowohl der erste Rohrabschnitt 12 als auch der zweite Rohrabschnitt 13 sind ihrerseits von einem dritten Rohrabschnitt 14 umgeben, wobei der dritte Rohrabschnitt 14 als Phasenleiter zur Kontaktierung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 4 sowie des ersten Nennstromkontaktstückes 6 dient und sowohl das erste Lichtbogenkontaktstück 4 als auch das erste Nennstromkontaktstück 6 sowie umschlossene Bauteile, wie z. B. den ersten und zweiten Rohrabschnitt 12, 13, positioniert. Der dritte Rohrabschnitt 14 ist beispielsweise über einen Stützisolator 15 am Kapselungsgehäuse 1 elektrisch isoliert abgestützt. Weiterhin weist der dritte Rohrabschnitt 14 mantelseitig eine radial nach außen ragende Steckbuchse 16 auf. Mittels dieser Steckbuchse 16 kann der dritte Rohrabschnitt 14 über einen durch den exemplarischen Anschlussflansch 3 elektrisch isoliert in das Innere des Kapselungsgehäuses eingeleiteten Anschlussphasenleiter elektrisch kontaktiert werden. Dazu kann beispielsweise auf den exemplarischen Anschlussflansch 3 eine elektrisch isolierend wirkende und fluiddicht ausgeführte Freiluftdurchführung aufgesetzt werden. Damit ist es möglich, die Leistungsschalterunterbrechereinheit unter Freiluftbedingungen in ein Elektroenergieübertragungsnetz einzubinden.
  • Das Innere des dritten Rohrabschnittes 14 ist durch den zweiten Rohrabschnitt 13 sowie durch den ersten Rohrabschnitt 12 in mehrere einander umgreifende hohlzylindrische Teilvolumina aufgeteilt. Zwischen dem ersten Rohrabschnitt 12 und dem zweiten Rohrabschnitt 13 ist ein erstes hohlzylindrisches Teilvolumen 17 angeordnet. Zwischen dem zweiten Rohrabschnitt 13 und dem dritten Rohrabschnitt 14 ist ein zweites hohlzylindrisches Teilvolumen 18 angeordnet. Die beiden hohlzylindrischen Teilvolumina 17, 18 umgeben ein zentrisch positioniertes, von dem ersten Rohrabschnitt 12 umgriffenes zentrales Zylindervolumen 19.
  • Das der Schaltstrecke 10 zugewandte Ende des ersten Rohrabschnittes 12 ist stirnseitig bündig mit dem Rohrstutzen 11 verbunden. Das von der Schaltstrecke 10 abgewandte Ende des ersten Rohrabschnittes 12 ist mit einem Verschlusselement 20 stirnseitig verschlossen. Das Verschlusselement 20 dient als Umlenkkörper, um in axialer Richtung längs der Längsachse 2 aus der Schaltstrecke 10 in den Schaltgaskanal einströmendes Schaltgas in radiale Richtungen umzulenken. An seinem der Schaltstrecke 10 zugewandten Ende ist der erste Rohrabschnitt 12 von einem Armaturkörper 21 umgriffen. Der Armaturkörper 21 dient einem Verbinden des ersten Rohrabschnittes 12 mit dem Rohrstutzen 11 und umgreift den Rohrkörper dazu außenmantelseitig. Der Armaturkörper 21 ist dabei derart weit hohlzylindrisch auf die äußere Kontur des ersten Rohrabschnittes 12 aufgeschoben, dass nahezu die Hälfte des ersten Rohrabschnittes 12 von dem Armaturkörper 21 überspannt und in diesem Abschnitt liegende Entlastungsöffnungen durch den Armaturkörper 21 verschlossen sind. Der Armaturkörper 21 endet an einer azimutalen Bahn 22. Der nicht von dem Armaturkörper 21 überspannte Bereich des ersten Rohrabschnittes 12, weist an seinem von der Schaltstrecke 10 abgewandten Ende frei durchgängige Entlastungsöffnungen auf, die ein radiales Umlenken von Schaltgas ermöglichen.
  • Der zweite Rohrabschnitt 13 ist ebenfalls von einem Armaturkörper 23 gehalten. Der Armaturkörper 23 ist dabei an dem von der Schaltstrecke 10 abgewandten Ende des zweiten Rohrabschnittes 13 angeordnet und umgreift den zweiten Rohrabschnitt 13 außenmantelseitig, wobei sich der Armaturkörper 23 in Richtung der Schaltstrecke 10 erstreckend, außenmantelseitig bündig an den zweiten Rohrabschnitt 13 anlegt und dort befindliche Entlastungsöffnungen verschließt. Der Armaturkörper 23 erstreckt sich dabei in Richtung der Schaltstrecke 10, bis zu der azimutalen Bahn 22, an welcher der Armaturkörper 21, welcher den ersten Rohrabschnitt 12 umgreift, endet. Somit sind die freien Enden der Armaturkörper 21, 23, welche jeweils in Richtung eines Zentrums des Überlappungsabschnittes der beiden Rohrkörper 12, 13 ragen, an einer lotrechten Ebene endend, an die azimutale Bahn 22 stoßend ausgeformt. Somit sind die Entlastungsöffnungen, welche frei durchgängig an dem ersten Rohrabschnitt 12 angeordnet sind, außenseitig von einer Prallwand überspannt, wohingegen die im zweiten Rohrabschnitt 13 befindlichen mantelseitigen Entlastungsöffnungen ihrerseits in radialer Richtung innenseitig von einer Prallwand überspannt sind. Damit ist sichergestellt, dass radiale Entlastungsöffnungen, welche im ersten bzw. im zweiten Rohrabschnitt 12, 13 angeordnet sind, in den jeweiligen Rohrabschnitt 12, 13 in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.
  • Vorliegend sind mehrere Gruppen von Entlastungsöffnungen im ersten bzw. zweiten Rohrabschnitt 12, 13 gebildet, wobei jede einzelne Entlastungsöffnung der jeweiligen Gruppe zu jeder einzelnen Entlastungsöffnung der jeweils anderen Gruppe bezüglich der Längsachse 2 axial versetzt angeordnet ist. Die Entlastungsöffnungen selbst können in eine Vielzahl von radialen Richtungen in der Mantelfläche des jeweiligen Rohrabschnittes 12, 13 angeordnet sein.
  • Der Überlappungsabschnitt zwischen dem ersten Rohrabschnitt 12 und dem zweiten Rohrabschnitt 13 ist jeweils stirnseitig verschlossen, so dass ein Ein- bzw. Austreten von Schaltgas in den Abschnitt des Schaltgaskanals, welcher im Überlappungsabschnitt mit ringförmigen Querschnitt zwischen den beiden Rohrabschnitten 12, 13 gebildet ist, ausschließlich aus radialen Richtungen in denselbigen einströmen bzw. in radialen Richtungen aus denselbigen abströmen kann. Ein Ein- und Ausströmen in den Abschnitt des Schaltgaskanals mit ringförmigen Querschnitten erfolgt in radialen Richtungen. Damit ist ein Umlenken des Schaltgases zumindest einmalig um 180° erzwungen, wobei im Interesse eines großen Gasdurchsatzes ein Aneinanderstoßen des axialen Versatzes von Entlastungsöffnungen möglichst auf eine azimutale Bahn 22 begrenzt bleibt, wobei sich beiderseits dieser azimutalen Bahn 22 in axialer Richtung die zueinander versetzten freien Entlastungsöffnungen erstrecken.
  • Nach einem Austritt des Schaltgases durch die Entlastungsöffnungen des zweiten Rohrabschnittes 13 in radiale Richtungen strahlt das Schaltgas gegen den dritten Rohrabschnitt 14, welcher vorliegend in radialer Richtung keine Ausströmöffnungen aufweist. Stattdessen ist stirnseitig an dem von der Schaltstrecke 10 abgewandten Ende eine Anordnung von mehreren Schaltgasausströmöffnungen 24 vorgesehen, welche ein Austreten von Schaltgas aus der Leistungsschalterunterbrechereinheit in die Umgebung der Leistungsschalterunterbrechereinheit ermöglicht. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass im dritten Rohrabschnitt 14 radial ausgerichtete Schaltgasausströmöffnungen angeordnet werden.
  • Somit ist über den Schaltgaskanal, welcher einerseits in der Schaltstrecke 10 mündet, über die Entlastungsöffnungen in den beiden Rohrabschnitten 12, 13, sowie die Rohrabschnitte 12, 13 selbst bis hin zu den Schaltgasausströmöffnungen 24 ein direkter Weg von der Schaltstrecke zu der Umgebung der Leistungsschalterunterbrechereinheit, d. h., zu dem von dem Kapselungsgehäuse 1 eingekapselten Volumen gegeben. Damit kann ein Entlasten von Überdrücken, welche während eines Schaltvorganges in der Schaltstrecke entstehen können, in die Umgebung der Leistungsschalterunterbrechereinheit erfolgen, so dass eine irreversible Beeinflussung der Leistungsschalterunterbrechereinheit verhindert ist.

Claims (5)

  1. Anordnung aufweisend eine Leistungsschalterunterbrechereinheit mit einer zwischen einem ersten und einem zweiten Lichtbogenkontaktstück (4, 5) angeordneten Schaltstrecke (10) und einem einerseits in der Schaltstrecke (10) und andererseits in einer Schaltgasausströmöffnung (24) der Leistungsschalterunterbrechereinheit mündenden Schaltgaskanal, welcher zumindest abschnittsweise von einem ersten und einem zweiten Rohrabschnitt (12, 13), die einander in axialer Richtung (2) in einem Überlappungsabschnitt überlappen, begrenzt ist und in ihren Mantelflächen jeweils Entlastungsöffnungen aufweisen, wobei frei durchgängige Entlastungsöffnungen in dem ersten und in dem zweiten Rohrabschnitt (12, 13) zueinander axial versetzt angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem der Rohrabschnitte (12, 13) eine, insbesondere mehrere Entlastungsöffnungen von einem Armaturkörper (21, 23) verschlossen sind.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der axialen Richtung innerhalb des Überlappungsabschnittes auf einer azimutalen Bahn (22) jeweils nur einer der Rohrabschnitte (12, 13) frei durchgängige Entlastungsöffnungen aufweist.
  3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (12, 13) jeweils endseitig von einem Armaturkörper (21, 23) umgriffen sind und die Armaturkörper (21, 23) aus entgegengesetzten Richtungen in den Überlappungsabschnitt derart hineinragen, dass die Armaturkörper (21, 23) an einer gemeinsamen, um die axiale Richtung umlaufenden Bahn(22) enden.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Rohrabschnitte (12, 13) ein Lochblech mit symmetrisch in dem Rohrabschnitt (12, 13) liegenden Entlastungsöffnungen aufweist.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsschalterunterbrechereinheit von einem Kapselungsgehäuse (1) umgeben ist.
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