EP3039703A2 - Gasisolierter hochspannungsschalter - Google Patents

Gasisolierter hochspannungsschalter

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Publication number
EP3039703A2
EP3039703A2 EP14747655.0A EP14747655A EP3039703A2 EP 3039703 A2 EP3039703 A2 EP 3039703A2 EP 14747655 A EP14747655 A EP 14747655A EP 3039703 A2 EP3039703 A2 EP 3039703A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
constriction
flow
flow cross
section
Prior art date
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Granted
Application number
EP14747655.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3039703B1 (de
Inventor
Arthouros Iordanidis
Martin Seeger
Vincent Dousset
Bernardo Galletti
Emmanouil Panousis
Joerg Lehmann
Franceso PISU
Mahesh DHOTRE
Daniel Over
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.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Technology 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
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Publication of EP3039703A2 publication Critical patent/EP3039703A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3039703B1 publication Critical patent/EP3039703B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • H01H33/7023—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle
    • H01H33/703—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle having special gas flow directing elements, e.g. grooves, extensions
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
    • H01H1/385—Contact arrangements for high voltage gas blast circuit breakers
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/91—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/302—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts

Definitions

  • the present invention relates to a gas-insulated
  • the switch of the type mentioned allows in the rated voltage range of about 10 kV up to several hundred kV, such as 123 kV or 365 kV, the shutdown higher, generally up to 63 kA, amounting
  • the switch includes a housing filled with insulating gas and a contact arrangement enclosed in the housing, which has, in coaxial arrangement, two arc contacts which are movable relative to one another along an axis, namely a contact tulip and a contact pin, and two
  • Insulating nozzles which are held in the axial direction at a distance from each other, and of which the first has a longitudinal axis guided along the first flow channel with a first constriction and the second one guided along the axis of the second flow channel having a second constriction.
  • the contact tulip is arranged in a downstream of the first constriction
  • Einschaltposition is the contact pin in an electrically conductive manner in one
  • the two constrictions generally each have a typically smaller internal diameter than the outer diameter of the contact pin.
  • Inner diameter of a constriction of the contact tulip with open switch typically by a few millimeters, so as to reach an inner diameter corresponding to the outer diameter of the contact pin. Therefore, the inner diameter of the contact tulip with open switch several,
  • the contact tulip generally has a ring of contact fingers whose free ends when closed
  • the interrupting a current a switching arc receiving arc zone is limited in the axial direction of the two arcing contacts and in the radial direction of the two insulating nozzles.
  • Switching arc formed in the high-current phase of the current to be disconnected formed arc plasma is approaching the flow to a zero crossing as quenching gas for blowing the switching arc in the arc zone.
  • High voltage switch depends on the density of the quenching gas, i. of pressure and temperature of the extinguishing gas acting in the arc zone. Enter undesirable in this gas when extinguishing the arc
  • a switch of the type mentioned in the introduction is described in EP 1 630 841 B1.
  • This switch has an advantageous for interrupting currents of different size and different behavior design of the insulating nozzle with a cylindrical constriction that is large compared to the diameter.
  • EP 0 836 209 B1 describes a device for interrupting high currents in the
  • This switch contains a switching point and a heating volume.
  • the heating volume is guided coaxially about two Abbrandcardan whatsoeveren the switch point displaceable relative to each other along the axis.
  • the heating volume is connected to the arc zone via a radially oriented channel.
  • the channel is bounded by two axially aligned caps, at least one of which is made of a temperature resistant insulating material.
  • Each cap receives one of two contact tulips of the two consumable contact assemblies.
  • These contact assemblies are electrically connected to each other when the switch is closed via a contact pin displaceable along the axis.
  • a high-voltage switch disclosed in EP 0 228 099 B1 has a largely axially symmetrical arc contact arrangement with a
  • the contact tulip and a contact pin and with two axially spaced from each other with spaced insulating nozzles on.
  • the contact tulip is slotted and has by axially guided slots on separate contact fingers, which form a narrowing of the contact tulip with open switch with their free ends. At the side facing away from the free ends of the contact fingers approach of the slots on the contact tulip openings are provided which during the
  • Disconnect Generate negative pressure in a zone where a switching arc is formed on the contact tulip, and which withdraw heat from this zone.
  • a high voltage circuit breaker is shown with an axially aligned flow channel for axially downwardly feasible extinguishing gas. This channel is bounded radially outward by an unspecified Isolierwhisdüse and a contact tulip 3.
  • the switch further has an annular space which is bounded radially inwardly from the contact tulip 3 and radially outward from the insulating auxiliary nozzle. The annulus begins at the top of the contact tulip and continues to the lower end of the
  • Switch surrounding, electrically insulating opening 1 1 are arranged coaxially.
  • the arc is blown with compressed gas, which is guided in the axial direction through the opening 1 1 down commutes the previously held on the contact 7 foot of the arc to a axially aligned contact pin 8 and is blown to extinction axially with compressed gas.
  • the invention has for its object to provide a gas-insulated high voltage switch of the type mentioned, which is characterized by a good breaking capacity and a high
  • a gas-insulated high-voltage switch of the type mentioned is provided with a insulating gas-filled housing and a housing enclosed in the contact arrangement in coaxial arrangement two along an axis relative to each other movable arcing contacts, one of which is formed as a first contact tulip and a second as a contact pin , As well as two insulating nozzles, which are held in the axial direction at a distance from each other, and of which the first one guided along the axis first Flow channel having a first constriction and the second one guided along the axis of the second flow channel having a second constriction.
  • the first contact tulip is arranged in a downstream of the first constriction arranged outflow portion of the first flow channel, the contact pin is retracted in the on position in a contact pin electrically contacting the constriction of the first contact tulip and is the
  • Extinguish extinguishing gas flows of which the first through the first and the second through the second flow channel is feasible.
  • the sum of the flow cross sections of the constriction of the contact tulip, a third constriction arranged in the outflow section and / or a bypass channel branching off at the outflow section is greater than that
  • a high flow velocity of the first extinguishing gas flow is achieved downstream of the constriction of the first insulating nozzle.
  • the first contact tulip of the switch according to the invention has a collar of axially aligned contact fingers guided symmetrically about the axis
  • (A) is a flow cross-section of a guided around the axis, radially outwardly aligned annular gap which is axially bounded by an annular, extending from the first constriction radially outwardly extending surface of the first Isolierdüse and one of the first constriction facing, slotted executed end of the first Contact tulip,
  • Gas outlet which is arranged at a remote from the slit-shaped end portion of the first contact tulip.
  • the flow cross section according to (d) is advantageously larger than the sum of the flow cross sections according to (c) and according to (e).
  • the pressure and thus the density of the extinguishing gas when switching off in the space loaded with strong electric fields between the lateral surface of the first contact tulip and the first Insulating nozzle relative to the pressure and the density of the located in the interior of the first contact tulip extinguishing gas comparatively high.
  • the dielectric strength of the switch and thus the switching capacity and the reliability of the switch are additionally increased when you turn off.
  • the bypass channel can be replaced by a
  • Blocking device to be guided, which prevents the formation of the second partial flow in the bypass channel at the beginning of switching off. It is so in the
  • High-current phase of the construction of a desirably high gas pressure in a pressure chamber of the switch favors.
  • Narrowing directed parallel to the first partial flow the remaining part of the second quenching gas flow receiving second partial flow is feasible.
  • Gas outlet which is arranged at a remote from the slit-formed end portion of the second contact tulip.
  • the flow cross-section according to (d ') can be greater than the sum of the flow cross sections according to (c') and to (e ').
  • the second constriction along the axis may be cylindrical and have a diameter which is smaller than its axial extent.
  • Base points of the switching arc is mirror-symmetrical, can
  • the switch can also be provided with an outer shield, which is guided around the second insulating nozzle in the area of the outflow channel in an annular manner and, above all, the control of the electric field in the area of critical
  • the first contact tulip may be attached to an end of a hollow contact carrier guided into the first flow channel
  • Contact carrier to be formed a connecting channel, and may be connected from the first insulating nozzle to the outside and from the first contact tulip inwardly, annularly guided around the axis part volume of the first flow channel via the connecting channel with the interior of the contact carrier.
  • the first contact tulip and the first insulating nozzle may each be formed as a commercially available, standardized component.
  • the contact carrier in a coaxial arrangement an inner tube and an outer sleeve, which carries the first insulating, having a guided through the sleeve first portion of the connecting channel may contain at least two parallel-connected sub-channels and may be a second portion of the connecting channel be guided the wall of the pipe.
  • the contact carrier may further comprise a screw for fixing the sleeve on the tube and an annular guided around the axis groove, which connects the first and the second portion of the connecting channel with each other.
  • the sleeve may be integrally formed and set one end of the first contact tulip with a force applied by the screw clamping force on an end face of the tube.
  • the sleeve may comprise two sleeve parts interconnected by axially guided screws, and both sleeve parts may have one end of the first
  • FIG. 1 shows a plan view of an axially guided section through a lying above an axis part of a first simplified view
  • FIG. 2 shows a top view, guided from the right in the direction of the axis, of an arc contact of the contact tulip
  • FIG. 3 is a plan view of the contact tulip according to Fig.2,
  • Figures 4 resp. 5 is a plan view of an axially guided section through a lying above the axis part of a greatly simplified illustrated second resp. third embodiment of the
  • Figures 6 and 7 are each a plan view of an axially guided section through a lying above the axis part of a fourth embodiment of the high voltage switch according to the invention when closed
  • Figures 8 and 9 are each a plan view of an axially guided section through
  • High-voltage circuit breaker are constructed with respect to an axis A substantially axially symmetrical and each contain only in the embodiments according to Figures 1, 6 and 7 shown metal or electrically insulating housing 10, which with a compressed insulating gas, typically based on sulfur hexafluoride, Nitrogen, carbon dioxide, air or mixtures of these gases with each other, is filled.
  • the housing accommodates a contact arrangement in coaxial arrangement two
  • Arc contacts 20 and 30 and two insulating nozzles 40 and 50 includes and a pressure chamber 60 shown only in Figures 1, 6 and 7 for
  • the arc contact 20 is designed as a contact tulip and is integrated in one end of a metal contact carrier, not shown, designed as a tube.
  • the arcing contact 30 is designed as a contact pin aligned along the axis A.
  • the contact fingers 21 each have a free end 22, which rests resiliently on one end 31 of the contact pin 30 when the switch is closed (see Fig. 6) to form contact force, and upon opening of the switch after disconnecting the two contacts 20, 30 inside springs, whereby the contact finger ring forms a constriction of the contact tulip 20 with a flow cross-section ⁇ .
  • the contact fingers 21 are held by axially extending slots 23 from each other at a distance in the wreath. Through the slots 23, a flow cross section A s , ax apparent from FIG. 2 is formed for a gas flowing axially against the crown of the contact fingers 21 and a flow cross section A s , rad for a ring radially inward from the outside inward ,
  • the contact tulip 20 and the contact pin 30 are formed of a material having a high spring force at the same time high electrical conductivity, such as typically a copper-chromium-zirconium alloy.
  • the ends 22 of the contact fingers resp. the end 31 of the contact pin is formed of a resistant to the action of switching arcs, electrically conductive material, such as typically a tungsten-copper alloy.
  • the contact tulip 20, the two insulating nozzles 40 and 50 and the pressure chamber 60 are part of a unit B, by a switch drive D in the direction of Axis A is displaceable to the right or to the left.
  • the contact pin 30 is part of a second unit C, which may be fixed or to allow for an opposite double movement of the two units but also movable. As can be seen from Figures 1, 4 to 7, two are each other
  • the heating channel 62 is shown only in Figures 1, 6 and 7 and connects the pressure chamber 60 when turned off with a at the beginning of
  • the two insulating nozzles 40 and 50 contain in opposite directions along the axis A guided respectively at the mouth portion 61 attached flow channel 41, respectively. 51.
  • An annular constriction 42 forms a minimum flow cross section An of the flow channel 41.
  • a cylindrical constriction 52 forms a minimum flow cross section An 'of the flow channel 51.
  • the two insulating nozzles 40 and 50 are made of a material which gives off the action of a switching arc S quenching gas, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the contact tulip 20 downstream of the constriction 42 in the outflow portion 43 of the flow channel 41 is arranged.
  • the pressure chamber 60 shown only in the two figures 1, 6 and 7 is designed as a heating volume.
  • the heating volume stores when opening the switch compressed quenching gas, which in a high current phase to
  • Switching arc S is generated and which at the current zero crossing of the Pressure chamber 60 via the heating channel 62 in opposite directions in the two flow channels 41, 51 flows.
  • the heating volume may be connected via a control valve to a compression space of a controlled by the stroke of the unit B piston-cylinder compression device of the pressure chamber 60.
  • the heating volume can also be integrated into the compression space of the stroke of the unit B controlled piston-cylinder compression device to form the pressure chamber 60.
  • the contact tulip 20 and the contact pin 30 are permanently connected to one of the two electrical connections of the switch. In these embodiments, therefore, with the contact assembly closed, the switch conducts current flowing in a circuit extending from one of the two power terminals of the switch via the contact tulip 20 and the contact pin 30 to the other of the two power terminals of the circuit
  • the assembly B is moved by the drive D to the left.
  • the contact tulip 20 and the contact pin 30 separate from each other to form a bounded by the ends 22 of the contact fingers 21 and the end 31 of the contact pin 30 separating line and is drawn on the ends 22, 31, from Fig.1 apparent switching arc S pulled.
  • This switching arc is located in the through the constrictions 42 and 52 radially and axially limited by the contact tulip 20 and the contact pin 30
  • Arcing space L and generates thereby by interaction with the
  • Insulating material of the nozzles 40 and 50 compressed arc plasma Insulating material of the nozzles 40 and 50 compressed arc plasma.
  • Arc zone L generally higher than that in heating volume
  • Extinguishing gas flows Li and L 2 become effective flow cross sections in the outflow sections 43, 53 are suitably dimensioned.
  • the contact tulip 20 is disposed downstream of the constriction 42.
  • the sum of the flow cross-section ⁇ of the constriction of the contact tulip 20 and a subsequently defined flow cross-section ⁇ should be greater than that Flow cross-section At the constriction 42 of the insulating 40th is the
  • Extinguishing gas flow Li receiving partial flow L 12 out. It is thus achieved downstream of the constriction 42 before the formation of the two partial flows a high flow velocity of the quenching gas flow Li. This leads to a rapid and efficient discharge of the arc plasma located upstream of the contact tulip 20 and improves the dielectric
  • the distance between the stagnation point SP and the contact tulip 20 may advantageously be in the range between 15 to 35 mm, without the
  • the flow cross section ⁇ of the further constriction can be formed by at least two of the flow cross sections listed below:
  • (A) has a flow cross-section Ai of a guided radially outwardly aligned annular gap around the axis A, which is axially bounded by a
  • Forming contact fingers 21, (d) a flow cross-section A2 of an axially-aligned annular gap guided about the axis A bounded radially inwardly of the slotted end of the contact tulip 20 and radially outwardly of the insulating nozzle 40, and (e) a flow area A3, one um the axis A guided, annular
  • Gas outlet which is arranged at a remote from the slit-shaped end portion of the contact tulip 20.
  • the gas outlet can be formed by axially aligned material recesses, which are typically banana or circular disk-shaped and are generally arranged between the insulating nozzle 40 and the contact tulip 20, and / or radially aligned through the contact tulip 20 from the outside inwardly guided passages.
  • the unslotted end of the contact tulip 20 sits without gaps on the insulating nozzle 40. Therefore, the flow cross section ⁇ of the further constriction is determined by the flow cross sections A1, A s , ax, and As.rad.
  • the unslotted end of the contact tulip 20 is spaced from the insulating nozzle 40 by the gas outlet having the flow area A3.
  • the flow cross section ⁇ of the further constriction is determined by the flow cross sections A s , ax, As.rad and A3, if A3 is smaller than A2.
  • the flow cross section A2 of the axially aligned annular space is greater than the sum of the flow cross sections As.rad + A3.
  • the pressure of the extinguishing gas outside the contact tulip 20 can be kept comparatively high in a dielectrically advantageous manner.
  • the insulating nozzle 40 accommodates a bypass channel 44, in which the partial flow L 12 directed parallel to the partial flow l_n and carrying the remaining part of the extinguishing gas flow Li is guided.
  • Partial flow L 12 is guided by a blocking device 45, which the
  • Contact tulip 80 is arranged in the outflow section 53 and is analogous to
  • the contact tulip 80 constructed.
  • the contact tulip 80 has a collar guided concentrically about the axis A, arranged largely parallel to the axis
  • the contact fingers 81 each contain a free end 82 which rests resiliently on the lateral surface of the contact pin 30 when the switch is closed (see FIG. Upon opening the switch feathers after separating the two contacts 30, 80, the ends 82 inwardly, whereby the contact finger ring forms a constriction of the contact tulip 80 with a flow cross-section ⁇ ' ⁇ .
  • the contact fingers 81 are held by axially extending slots 83 from each other at a distance in the garland. Through the slots 83 is analogous to the contact tulip 20, a flow cross-section A s.
  • the contact pin 30 therefore bridges in the switch-on one of the axial distance between the two contact tulips 20 and 80 certain separation distance whose dielectric strength after the
  • Extinguishing the switching arc S is sufficient to keep the recurring voltage, even in the case of particularly critical switching operations, such as the interruption of a capacitive current or a heavy short-circuit current or when switching off in phase opposition, without re-ignition.
  • the assembly B is moved by the drive D to the left.
  • the contact tulip 20 and the contact pin 30 separate from each other and according to the embodiments described above of the inventive switch a drawn on the ends 22 of the contact fingers 21 and the end 31 of the contact pin 30 switching arc S pulled.
  • This switching arc is located in the first through the constrictions 42 and 52 radially and axially by the contact tulip 20 and the contact pin 30 arc space L, thereby generating by interaction with the insulating material of the nozzle 40 compressed arc plasma.
  • This plasma is first passed through the contact tulip 20 in the enclosed by the housing 1 0 exhaust space 1 1.
  • the contact pin 30 also releases the constriction of the contact tulip 80, which is determined by the arc-fixed ends 82 of the now radially inwardly spring-loaded contact fingers 81.
  • the base of the switching arc S held on the free end 31 of the contact pin 30 is transmitted to the ends 82 of the contact fingers 81, so that the current to be disconnected now flows in a circuit determined by the two contact tulips 20, 80 and the switching arc.
  • a part of the arc plasma now flows through the constriction of the contact tulip 80 having a flow cross-section A'k into the exhaust space 11.
  • interrupted power is interrupted.
  • the contact tulip 80 is disposed downstream of the constriction 52.
  • the sum of the flow cross-section ⁇ ' ⁇ of the constriction of the contact tulip 80 and a subsequently defined flow cross-section ⁇ ' ⁇ should be greater than that
  • Flow cross-section ⁇ ' ⁇ is the flow cross-section of another im
  • Outflow section 53 of the flow channel 51 arranged constriction. Due to the constriction of the contact tulip 80 is a partial flow L21 of
  • Partial flow L21 directed, the remaining part of the quenching gas flow L2 receiving partial flow L 22 out. It is so downstream of the constriction 52 even before the formation of the two partial flows L21 and L22 a high
  • the flow cross section ⁇ ' ⁇ the further constriction may be formed by at least two of the flow cross sections listed below:
  • the gas outlet can be formed by axially aligned material recesses, which are typically banana or circular disk-shaped and generally arranged between the insulating nozzle 50 and the contact tulip 80, and / or by radially oriented passages guided through the contact tulip 80 from the outside to the inside.
  • the pressure of the quenching gas outside the contact tulip 80 can be kept relatively high in a dielectrically advantageous manner. If the flow cross-section ⁇ ' ⁇ of the contact tulip 80 is selected smaller than the flow cross-section A ' 4 of an annular channel formed between the contact tulip 80 and the contact pin 30 after release of the constriction of the contact tulip 80, then it is ensured that the arc plasma continues rapidly out of the
  • Arc zone L is transported in dielectrically uncritical areas.
  • the shield 70 is guided in the region of the Abströmabitess 53 annularly around the insulating nozzle 50 and serves mainly the control of the electric field in the region of critical triple points, which are in particular in the region of the arc-fixed ends 82 of the contact fingers 81, and the shield of the contact tulip 80 acting electric field.
  • the dielectric reconsolidation of the separation distance and thus the switching capacity of the inventive switch according to Figures 6 and 7 is improved.
  • the pressure build-up in a further shutdown process only decreases in a permissible manner.
  • the contact tulip 80 indeed has a negligible material erosion relative to the insulating nozzle 50 and thus ensures the same
  • the contact tulip 20 is connected to a hollow end in a flow channel 41 of the insulating nozzle 40
  • a partial volume 46 of the flow channel 41 of the insulating nozzle 40 is connected via the connecting channel 91 with the interior of the hollow contact carrier 90.
  • the contact carrier 90 has an inner tube 92 and an outer sleeve 93 in a coaxial arrangement.
  • the sleeve carries the insulating nozzle 40, which is obviously inserted positively with a remote from the constriction 42 foot end in one end of the sleeve 93.
  • a guided in the sleeve 93 section 91 a of the connecting channel 91 includes at least two mutually parallel and circumferentially uniform around the axis A distributed sub-channels 91 a '. These sub-channels connect the sub-volume 46 with a ring 94 guided around the axis A groove 94, which also forms a portion of the connecting channel 91.
  • Connecting channel 91 has a plurality of the wall of the tube 12 through openings and connects the interior of the tube 92 with the annular groove 94 and thus also the interior of the tube 92 via the annular groove 94 and the partial channels 91 a 'with the partial volume 46.
  • the contact carrier 90 has furthermore one
  • Screw on 95 which sets the sleeve 93 on the tube 92.
  • the connecting channel 91 serves to guide at least part of the
  • Extinguishing gas flow L12 If the sum of the flow cross-sections of the bottleneck of the contact tulip 20, the connecting channel 91 and the slots 23 between the optionally present contact fingers 21 (cf., for example, Figures 2 and 3) is greater than the flow cross-section of the constriction 42 of the insulating nozzle 40, the quenching gas flow Li in the downstream of the constriction 42 subsequent Abströmabites 43 of the flow channel 41 greatly accelerated and can exceed the sound velocity of the quenching gas very much depending on the duration and size of the current to be disconnected. In the region of a zero crossing of the current to be disconnected, the strongly accelerated extinguishing gas causes a considerable improvement in the dielectric strength and thus also in the thermal switching capacity of the switch.
  • the extinguishing gas flow L12 is guided from the partial volume 46 through the connecting channel 91 formed in the contact carrier 90 into the interior of the contact carrier 90 and thus into the exhaust space. It therefore eliminates the mechanical strength of the contact arrangement impairing structural measures, such as guided in the insulating 40 bypass channel 44 or as through holes in the contact tulip 20th
  • the sleeve 93 is integrally formed and is a non-slotted formed end of the contact tulip 20 with one of the screw 95 applied and transmitted from the sleeve 93
  • the sleeve 93 has two sleeve parts 93a and 93b connected to one another by means of axially guided screws 96 (shown only in FIG. 10).
  • the sleeve part 93 a protrudes to the right beyond the foot end of the contact tulip 20.
  • the protruding portion of the sleeve portion 93a and the insulating nozzle 40 limit the partial volume 46 radially outward.
  • a part of the channel portion 91 a is formed, which contains a first portion of the parallel part channels 91 a '.
  • a radially outward-pointing outlet formed in the projecting portion of the sleeve 93 guides the extinguishing gas flow L12 from the partial volume 46 into the channel portion 91a.
  • a part of the channel portion 91 a is formed, which contains the annular groove 94 and a second portion of the parallel part channels 91 a '.
  • the sleeve part 93 b is using the
  • Screw 95 is attached to the tube 92 of the contact carrier 90.
  • connection channel 91 91 a, 91 b sections of the connection channel 91
  • connection channel 91 a 'sub-channels of the connection channel 91

Landscapes

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Abstract

Der gasisolierte Hochspannungsschalter enthält eine in einem Gehäuse (10) eingeschlossenen Kontaktanordnung, die in koaxialer Anordnung zwei längs einer Achse (A) relativ zueinander bewegliche Lichtbogenkontakte, nämlich eine Kontakttulpe (20) mit einer Verengung und einen Kontaktstift (30), aufweist sowie zwei Isolierdüsen (40, 50), die in axialer Richtung mit Abstand zueinander gehalten sind. Eine erste (40) der beiden Isolierdüsen weist einen längs der Achse geführten ersten Strömungskanal (41) mit einer ersten Verengung (42) und die zweite (50) einen längs der Achse geführten zweiten Strömungskanal (51) mit einer zweiten Verengung (52) auf. Bei diesem Schalter ist die Kontakttulpe (20) in einem stromabwärts der ersten Verengung (42) angeordneten Abströmabschnitt (43) des ersten Strömungskanals (41) angeordnet. Die Summe der Strömungsquerschnitte (Ακ, ΑΣ) der Verengung der Kontakttulpe (20) und einer im Abströmabschnitt (43) angeordneten dritten Verengung ist grösser als der Strömungsquerschnitt (An) der ersten Verengung (42), wobei durch die Verengung der Kontakttulpe (20) eine erste Teilströmung (L11) einer Löschgasströmung (L1) und durch die dritte Verengung eine parallel zur ersten Teilströmung (L11) gerichtete zweite Teilströmung (L12) führbar ist. Dadurch verbessert sich die dielektrische Wiederverfestigung einer in der Lichtbogenzone (L) befindlichen Trennstrecke stromaufwärts der Kontakttulpe (20) und werden so die Ausschaltleistung und die Betriebssicherheit des Schalters erhöht.

Description

Gasisolierter Hochspannungsschalter
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen gasisolierten
Hochspannungsschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .
Der Schalter der eingangs genannten Art ermöglicht im Nennspannungsbereich von ca. 10 kV bis zu mehreren hundert kV, wie beispielsweise 123 kV oder 365 kV, das Abschalten hoher, im allgemeinen bis 63 kA, betragender
Kurzschlussströme. Der Schalter enthält ein isoliergasgefülltes Gehäuse und eine im Gehäuse eingeschlossenen Kontaktanordnung, die in koaxialer Anordnung zwei längs einer Achse relativ zueinander bewegliche Lichtbogenkontakte, nämlich eine Kontakttulpe und einen Kontaktstift, aufweist sowie zwei
Isolierdüsen, die in axialer Richtung mit Abstand zueinander gehalten sind, und von denen die erste einen längs der Achse geführten ersten Strömungskanal mit einer ersten Verengung und die zweite einen längs der Achse geführten zweiten Strömungskanal mit einer zweiten Verengung aufweist. Bei diesem Schalter ist die Kontakttulpe in einem stromabwärts der ersten Verengung angeordneten
Abströmabschnitt des ersten Strömungskanals angeordnet. In der
Einschaltposition ist der Kontaktstift in elektrisch leitender Weise in eine
Verengung der Kontakttulpe eingefahren. Beim Ausschalten wird der Kontaktstift entlang der Achse verschoben. Dabei bildet sich eine Lichtbogenzone und werden die erste und nachfolgend die zweite Verengung freigegeben. An einem in der Lichtbogenzone gebildeten Staupunkt zweigen dann zwei entgegengesetzt gerichtete Löschgasströmungen ab, von denen die erste durch den ersten und die zweite durch den zweiten Strömungskanal geführt wird.
Um den Durchgang des Kontaktstifts durch die Verengungen der beiden
Isolierdüsen zu erleichtern, weisen die beiden Verengungen im allgemeinen jeweils einen typischerweise wenige Millimeter grösseren Innendurchmesser auf als der Aussendurchmesser des Kontaktstifts. Um bei geschlossenem Schalter einen guten elektrischen Kontakt zwischen der Kontakttulpe und dem dann in die Kontakttulpe eingefahrenen Kontaktstift zu erreichen, erweitert sich der
Innendurchmesser einer Verengung der Kontakttulpe bei geöffnetem Schalter typischerweise um wenige Millimeter, um so einen Innendurchmesser zu erreichen, der dem Aussendurchmesser des Kontaktstifts entspricht. Daher ist der Innendurchmesser der Kontakttulpe bei geöffnetem Schalter mehrere,
typischerweise 4 bis 6 Millimeter, kleiner als der Innendurchmesser der Verengung jeder der beiden Isolierdüsen. Da die Kontakttulpe im allgemeinen jedoch einen Kranz von Kontaktfingern aufweist, deren freien Enden bei geschlossenem
Schalter unter Bildung von Kontaktkraft auf dem Kontaktstift aufliegen und bei geöffnetem Schalter unter Bildung der Verengung radial nach innen einfedern, umfasst der wirksame Strömungsquerschnitt der Kontakttulpe neben dem
Strömungsquerschnitt seiner Verengung auch noch die durch Schlitze zwischen den Kontaktfingern gebildeten Strömungsquerschnitte.
Die beim Unterbrechen eines Stroms einen Schaltlichtbogen aufnehmende Lichtbogenzone ist in axialer Richtung von den beiden Lichtbogenkontakten und in radialer Richtung von den beiden Isolierdüsen begrenzt. Durch den
Schaltlichtbogen in der Hochstromphase des abzuschaltenden Stroms gebildetes Lichtbogenplasma wird bei Annäherung des Stroms an einen Nulldurchgang als Löschgas zur Beblasung des Schaltlichtbogens in die Lichtbogenzone geführt. Die von der dielektrischen Festigkeit der Schaltkammer bestimmte
Ausschaltleistung eines mit dieser Schaltkammer ausgerüsteten
Hochspannungsschalters hängt von der Dichte des Löschgases ab, d.h. von Druck und Temperatur des in der Lichtbogenzone wirkenden Löschgases. Treten in diesem Gas beim Löschen des Lichtbogens unerwünschte
Dichteschwankungen auf, so kann dies gegebenenfalls zu einer unerwünschten Rückzündung führen.
STAND DER TECHNIK
Ein Schalter der eingangs genannten Art ist beschrieben in EP 1 630 841 B1 . Dieser Schalter weist eine für ein Unterbrechen von Strömen unterschiedlicher Grösse und unterschiedlichen Verhaltens vorteilhaftes Design der Isolierdüse auf mit einer gegenüber dem Durchmesser grossen zylinderförmigen Verengung. Durch rasche Trennung zweier gegenläufig bewegter Lichtbogenkontakte werden eine hohe Trenngeschwindigkeit und ein hoher Löschgasdruck erreicht und wird so durch Zusammenwirken mit der langen Engstelle der Isolierdüse eine gute Ausschaltleistung auch beim Unterbrechen kritischer, typischerweise kapazitiver, Ströme erzielt.
EP 0 836 209 B1 beschreibt einen zum Unterbrechen hoher Ströme im
Mittelspannungsbereich geeigneten Leistungsschalter. Dieser Schalter enthält eine Schaltstelle und ein Heizvolumen. Das Heizvolumen ist koaxial um zwei entlang der Achse relativ zueinander verschiebbare Abbrandkontaktanordnungen der Schaltstelle geführt. Beim Unterbrechen eines Stroms wird das Heizvolumen über einen radial ausgerichteten Kanal mit der Lichtbogenzone verbunden. Der Kanal wird von zwei axial ausgerichteten Kappen begrenzt, von denen mindestens eine aus einem temperaturbeständigen Isoliermaterial besteht. Jede Kappe nimmt eine von zwei Kontakttulpen der beiden Abbrandkontaktanordnungen auf. Diese Kontaktanordnungen sind bei geschlossenem Schalter über einen längs der Achse verschiebbaren Kontaktstift elektrisch leitend miteinander verbunden. Beim Öffnen des Schalters wird ein zunächst auf einer ersten der beiden Kontakttulpen und der Spitze des Kontaktstifts fussender Schaltlichtbogen von Kontaktstift auf die zweite Kontakttulpe übertragen. Der Schaltlichtbogen kann dann bei
Annäherung des Stroms an einen Nulldurchgang mit Löschgas aus dem
Heizvolumen beblasen und der Strom unterbrochen werden.
Ein in EP 0 228 099 B1 veröffentlichter Hochspannungsschalter weist eine weitgehend axialsymmetrische Lichtbogenkontaktanordnung mit einer
Kontakttulpe und einem Kontaktstift sowie mit zwei axial voneinander mit Abstand gehaltenen Isolierdüsen auf. Die Kontakttulpe ist geschlitzt ausgebildet und weist durch axial geführte Schlitze voneinander getrennte Kontaktfinger auf, welche bei geöffnetem Schalter mit ihren freien Enden eine Verengung der Kontakttulpe bilden. An dem von den freien Enden der Kontaktfinger abgewandten Ansatz der Schlitze an der Kontakttulpe sind Öffnungen vorgesehen, welche beim
Ausschalten Unterdruck in einer Zone erzeugen, in der ein Schaltlichtbogen an der Kontakttulpe gebildet wird, und welche dieser Zone Wärme entziehen. In beiden Figuren von DE 199 02 835 A1 ist ein Hochspannungsleistungsschalter dargestellt mit einem axial ausgerichteten Strömungskanal für axial nach unten führbares Löschgas. Dieser Kanal ist radial nach aussen durch eine nicht bezeichnete Isolierhilfsdüse und eine Kontakttulpe 3 begrenzt. Der Schalter weist ferner einen Ringraum auf, der von der Kontakttulpe 3 radial nach innen und von der Isolierhilfsdüse radial nach aussen begrenzt ist. Der Ringraum beginnt am oberen Ende der Kontakttulpe und setzt sich bis zum unteren Ende der
Kontakttulpe nach unten fort. Funktion und Bemessung dieses Ringraums sind nicht beschrieben. US 4,393,291 beschreibt einen Druckgasschalter, bei dem zwei ringförmige Lichtbogenkontakte 4, 7 und eine die beiden Kontakte bei geschlossenem
Schalter umgebende, elektrisch isolierende Öffnung 1 1 koaxial angeordnet sind. Beim Ausschalten fusst ein Schaltlichtbogen zunächst auf den beiden Kontakten 4, 7. Da anschliessend der Lichtbogen mit Druckgas beblasen wird, welches in axialer Richtung durch die Öffnung 1 1 nach unten geführt wird, kommutiert der zuvor auf dem Kontakt 7 gehaltene Fusspunkt des Lichtbogens auf einen axial ausgerichteten Kontaktstift 8 und wird bis zum Erlöschen axial mit Druckgas beblasen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen gasisolierten Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch eine gute Ausschaltleistung und eine hohe
Betriebssicherheit auszeichnet. Gemäss der Erfindung wird ein gasisolierter Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art bereitgestellt mit einem isoliergasgefüllten Gehäuse und einer im Gehäuse eingeschlossenen Kontaktanordnung, die in koaxialer Anordnung zwei längs einer Achse relativ zueinander bewegliche Lichtbogenkontakte, von denen ein erster als erste Kontakttulpe und ein zweiter als Kontaktstift ausgebildet ist, enthält sowie zwei Isolierdüsen, die in axialer Richtung mit Abstand zueinander gehalten sind, und von denen die erste einen längs der Achse geführten ersten Strömungskanal mit einer ersten Verengung aufweist und die zweite einen längs der Achse geführten zweiten Strömungskanal mit einer zweiten Verengung.
Dabei ist die erste Kontakttulpe in einem stromabwärts der ersten Verengung angeordneten Abströmabschnitt des ersten Strömungskanals angeordnet, ist der Kontaktstift in der Einschaltposition in eine den Kontaktstift elektrisch leitend kontaktierende Verengung der ersten Kontakttulpe eingefahren und ist der
Kontaktstift beim Ausschalten entlang der Achse verschiebbar, wobei unter Bildung einer Lichtbogenzone zunächst die erste und nachfolgend die zweite Verengung freigebbar ist, und wobei beim Ausschalten von einem in der
Lichtbogenzone gebildeten Staupunkt zwei entgegengesetzt gerichtete
Löschgasströmungen abzweigen, von denen die erste durch den ersten und die zweite durch den zweiten Strömungskanal führbar ist.
Bei diesem Schalter ist die Summe der Strömungsquerschnitte der Verengung der Kontakttulpe, einer im Abströmabschnitt angeordneten dritten Verengung und/oder eines am Abströmabschnitt abzweigenden Bypass-Kanals grösser als der
Strömungsquerschnitt der ersten Verengung, wobei durch die Verengung der ersten Kontakttulpe eine erste Teilströmung der ersten Löschgasströmung und durch die dritte Verengung und/oder durch den Bypass-Kanal eine parallel zur ersten Teilströmung gerichtete, den verbleibenden Teil der ersten
Löschgasströmung aufnehmende zweite Teilströmung führbar ist.
Beim Schalter nach der Erfindung ist sichergestellt, dass durch geeignete
Bemessung der Strömungsquerschnitte der Verengungen von erster Isolierdüse und von erster Kontakttulpe und der im Abströmkanal der ersten Isolierdüse angeordneten dritten Verengung und/oder des Bypass-Kanals ein Rückstau der ersten Löschgasströmung an der einen erheblich kleineren Strömungsquerschnitt als die Verengung der ersten Isolierdüse aufweisenden Verengung der
Kontakttulpe vermieden wird. Daher wird beim Ausschalten im
erfindungsgemässen Schalter stromabwärts der Verengung der ersten Isolierdüse eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der ersten Löschgasströmung erreicht. Dies führt zu einem schnellen und effizienten Abführen des Lichtbogenplasmas stromaufwärts der Kontakttulpe, verbessert die dielektrische Wiederverfestigung einer Trennstrecke in einem sich stromaufwärts der Kontakttulpe erstreckenden Bereich der Lichtbogenzone und erhöht so die Ausschaltleistung und die
Betriebssicherheit des Schalters.
Weist die erste Kontakttulpe des erfindungsgemässen Schalters, wie dies aus einer später beschriebenen Fig.1 ersichtlich ist, einen symmetrisch um die Achse geführten Kranz von axial ausgerichteten Kontaktfingern auf, die beim
Ausschalten mit freiliegenden Enden die Verengung der Kontakttulpe bilden, so kann der Strömungsquerschnitt der dritten Verengung von mindestens zwei der nachfolgend aufgelisteten Strömungsquerschnitte gebildet sein :
(a) ein Strömungsquerschnitt eines um die Achse geführten, radial nach aussen ausgerichteten Ringspalts, der axial begrenzt ist von einer ringförmigen, sich von der ersten Verengung radial nach aussen erstreckenden Fläche der ersten Isolierdüse und einem der ersten Verengung zugewandten, geschlitzt ausgeführten Ende der ersten Kontakttulpe,
(b) ein Strömungsquerschnitt, der durch die Summe der Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf das freie Ende der ersten Kontakttulpe geführte Schlitze zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger bilden,
(c) ein Strömungsquerschnitt, der durch die Summe der Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf die Mantelfläche der ersten Kontakttulpe geführte Schlitze zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger bilden, (d) ein Strömungsquerschnitt eines um die Achse geführten, axial ausgerichteten Ringspalts, der radial nach innen von einem geschlitzt ausgebildeten Ende der ersten Kontakttulpe und radial nach aussen von der ersten Isolierdüse begrenzt ist, und
(e) ein Strömungsquerschnitt eines um die Achse geführten, ringförmigen
Gasauslasses, der an einem vom geschlitzt ausgebildeten Ende abgewandten Abschnitt der ersten Kontakttulpe angeordnet ist.
Der Strömungsquerschnitt nach (d) ist mit Vorteil grösser als die Summe der Strömungsquerschnitte nach (c) und nach (e). Bei einer solchen Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters sind der Druck und damit auch die Dichte des Löschgases beim Ausschalten in dem mit starken elektrischen Feldern belasteten Raum zwischen der Mantelfläche der ersten Kontakttulpe und der ersten Isolierdüse gegenüber dem Druck und der Dichte des im Innenraum der ersten Kontakttulpe befindlichen Löschgases vergleichsweise hoch. Dadurch werden beim Ausschalten die dielektrische Festigkeit des Schalters und damit auch das Schaltvermögen und die Betriebssicherheit des Schalters zusätzlich erhöht. In einer aus einer später beschriebenen Fig.5 ersichtlichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters kann der Bypass-Kanal durch eine
Blockiervorrichtung geführt sein, welche die Ausbildung der zweiten Teilströmung im Bypass-Kanal zu Beginn des Ausschalten verhindert. Es wird so in der
Hochstromphase der Aufbau eines wünschenswert hohen Gasdrucks in einem Druckraum des Schalters begünstigt.
In einer aus einer später beschriebenen Fig.7 ersichtlichen weiteren
Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters ist ein als zweite
Kontakttulpe ausgebildeter dritter Lichtbogenkontakt in einem stromabwärts der zweiten Verengung angeordneten Abströmabschnitt des zweiten Strömungskanals angeordnet und ist die Summe der Strömungsquerschnitte einer Verengung der zweiten Kontakttulpe und einer im Abströmabschnitt des zweiten Strömungskanals angeordneten vierten Verengung grösser als der Strömungsquerschnitt der zweiten Verengung, wobei durch die Verengung der zweiten Kontakttulpe eine erste Teilströmung der zweiten Löschgasströmung und durch die vierte
Verengung eine parallel zur ersten Teilströmung gerichtete, den verbleibenden Teil der zweiten Löschgasströmung aufnehmende zweite Teilströmung führbar ist.
Durch geeignete Anordnung und Ausbildung der zweiten Kontakttulpe im
Abströmkanal der zweiten Isolierdüse werden die dielektrische Wiederverfestigung der Trennstrecke und damit auch die Ausschaltleistung und die Betriebssicherheit des Schalters verbessert. Zudem verringert sich auch nach mehrmaligem
Abschalten und einer daraus resultierenden Vergrosserung des Durchmessers der zweiten Verengung infolge von Materialabbrand der Druckaufbau bei einem weiteren Abschaltvorgang nur in zulässiger Weise. Dies ist dadurch bedingt, dass die zweite Kontakttulpe gegenüber der zweiten Isolierdüse einen
vernachlässigbaren Materialabbrand aufweist und so beim Abschaltvorgang einen dielektrisch vorteilhaften Druckaufbau in der zweiten Verengung gewährleistet. Zugleich kann die zweite Kontakttulpe einem einfachen Abgreifen des
Schalterstroms an einem der beiden Stromanschlüsse des Schalters dienen.
Um während des gesamten Ausschaltvorgang ein schnelles Wegführen des Lichtbogenplasmas aus der Lichtbogenzone zu gewährleisten, ist der
Strömungsquerschnitt der zweiten Kontakttulpe mit Vorteil kleiner als der
Strömungsquerschnitt eines nach Freigabe der zweiten Kontakttulpe gebildeten Ringkanals zwischen der zweiten Kontakttulpe und dem Kontaktstift.
In einer aus fertigungstechnischen Gründen bevorzugten Weiterbildung dieses Schalters weist die zweite Kontakttulpe einen symmetrisch um die Achse geführten Kranz von axial ausgerichteten Kontaktfingern auf, die beim
Ausschalten mit freiliegenden Enden die Verengung der zweiten Kontakttulpe bilden, und ist der Strömungsquerschnitt der vierten Verengung von mindestens zwei der nachfolgend aufgelisteten Strömungsquerschnitte gebildet:
(a') ein Strömungsquerschnitt eines um die Achse geführten, radial nach aussen ausgerichteten Ringspalts, der axial begrenzt ist von einer ringförmigen, sich von der zweiten Verengung radial nach aussen erstreckenden Fläche der zweiten Isolierdüse und einem der zweiten Verengung zugewandten, geschlitzt ausgeführten Ende der zweiten Kontakttulpe,
(b') ein Strömungsquerschnitt, der durch die Summe der Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf das freie Ende der zweiten Kontakttulpe geführte Schlitze zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger bilden,
(c') ein Strömungsquerschnitt, der durch die Summe der Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf die Mantelfläche der zweiten Kontakttulpe geführte Schlitze zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger bilden,
(d') ein Strömungsquerschnitt eines um die Achse geführten, axial ausgerichteten Ringspalts, der radial nach innen von einem geschlitzt ausgebildeten Ende der zweiten Kontakttulpe und radial nach aussen von der zweiten Isolierdüse begrenzt ist, und (e1) ein Strömungsquerschnitt eines um die Achse geführten, ringförmigen
Gasauslasses, der an einem vom geschlitzt ausgebildeten Ende abgewandten Abschnitt der zweiten Kontakttulpe angeordnet ist.
Um die dielektrische Festigkeit des erfindungsgemässen Schalters im Bereich der zweiten Kontakttulpe zu erhöhen, kann der Strömungsquerschnitt nach (d') grösser sein als die Summe der Strömungsquerschnitte nach (c') und nach (e').
Um eine gute Ausschaltleistung des erfindungsgemässen Schalters auch bei Nennspannungen grösser 70 kV zu erreichen, kann die zweite Verengung längs der Achse zylinderförmig erstreckt sein und einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist ihre axiale Erstreckung.
Da bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters mit der ersten und der zweiten Kontakttulpe die Löschgeometrie im Bereich der beiden
Fusspunkte des Schaltlichtbogens spiegelsymmetrisch ist, kann das
Schaltvermögen dieses Schalters gut vorherbestimmt werden. Am Schalter kann auch eine äussere Abschirmung vorgesehen sein, welche im Bereich des Abströmkanals ringförmig um die zweite Isolierdüse herumgeführt ist und vor allem der Steuerung des elektrischen Feldes im Bereich kritischer
Tripelpunkte, aber auch der Abschirmung des an der zweiten Tulpe wirkenden elektrischen Feldes dient. In einer bevorzugten Ausführungsform des Hochspannungsschalters nach der Erfindung kann die erste Kontakttulpe an einem in den ersten Strömungskanal geführten Ende eines hohlen Kontaktträgers befestigt sein, kann in den
Kontaktträger ein Verbindungskanal eingeformt sein, und kann ein von der ersten Isolierdüse nach aussen und von der ersten Kontakttulpe nach innen begrenztes, ringförmig um die Achse geführtes Teilvolumen des ersten Strömungskanals über den Verbindungskanal mit dem Inneren des Kontaktträgers verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform können die erste Kontakttulpe und die erste Isolierdüse jeweils als handelsübliches, standardisiertes Bauteil ausgebildet sein. Hierdurch werden zum einen die Kosten bei der Fertigung und Wartung des
erfindungsgemässen Schalters trotz eines verbesserten Schaltvermögens gering gehalten. Zum anderen werden durch den Einsatz standardisierter Bauteile und dadurch, dass eine mechanische Anpassung der ersten Kontakttulpe und der Isolierdüse entfällt, auch eine unerwünschte Reduktion der mechanischen
Festigkeit der Kontaktanordnung und damit auch der Betriebsdauer des Schalters vermieden. In fertigungstechnisch vorteilhafter Weise kann der Kontaktträger in koaxialer Anordnung ein innenliegendes Rohr und eine aussenliegende Hülse, welche die erste Isolierdüse trägt, aufweisen, kann ein durch die Hülse geführter erster Abschnitt des Verbindungskanals mindestens zwei parallel geschaltete Teilkanäle enthalten und kann ein zweiter Abschnitt des Verbindungskanals durch die Wand des Rohrs geführt sein.
Der Kontaktträger kann ferner eine Schraubverbindung zum Festsetzen der Hülse auf dem Rohr aufweisen sowie eine ringförmig um die Achse geführte Nut, welche den ersten und den zweiten Abschnitt des Verbindungskanals miteinander verbindet. Die Hülse kann einstückig ausgebildet sein und ein Ende der ersten Kontakttulpe mit einer von der Schraubverbindung aufgebrachten Klemmkraft auf einer Stirnfläche des Rohrs festsetzen.
Die Hülse kann zwei durch axial geführte Schrauben miteinander verbundene Hülsenteile aufweisen, und beide Hülsenteile können ein Ende der ersten
Kontakttulpe mit einer von den axial geführten Schrauben aufgebrachten
Klemmkraft am Kontaktträger festsetzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Anhand von Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig.1 eine Aufsicht auf einen axial geführten Schnitt durch einen oberhalb einer Achse liegenden Teil einer stark vereinfacht dargestellten ersten
Ausführungsform des Hochspannungsschalters nach der Erfindung beim Öffnen, Fig.2 eine von rechts in Richtung der Achse geführte Aufsicht auf einen als Kontakttulpe ausgeführten Lichtbogenkontakt des
Hochspannungsschalters nach Fig.1 ,
Fig.3 eine Draufsicht auf die Kontakttulpe nach Fig.2,
Figuren 4 resp. 5 jeweils eine Aufsicht auf einen axial geführten Schnitt durch einen oberhalb der Achse liegenden Teil einer stark vereinfacht dargestellten zweiten resp. dritten Ausführungsform des
Hochspannungsschalters nach der Erfindung bei geöffneter Schaltstelle,
Figuren 6 und 7 jeweils eine Aufsicht auf einen axial geführten Schnitt durch einen oberhalb der Achse liegenden Teil einer vierten Ausführungsform des Hochspannungsschalters nach der Erfindung bei geschlossener
Schaltstelle resp. beim Ausschalten,
Figuren 8 und 9 jeweils eine Aufsicht auf einen axial geführten Schnitt durch
einen oberhalb der Achse liegenden Teil einer fünften und einer sechsten Ausführungsform des Hochspannungsschalters nach der Erfindung, und
Fig.10 eine in Richtung von zwei Pfeilen geführte Aufsicht auf einen längs X-X geführten Schnitt durch den Schalter nach Fig.9.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. Die in den Figuren 1 bis 7 dargestellten vier Ausführungsformen des
Hochspannungsschalters nach der Erfindung sind bezüglich einer Achse A im wesentlichen axialsymmetrisch aufgebaut und enthalten jeweils ein lediglich in den Ausführungsformen gemäss den Figuren 1 , 6 und 7 dargestelltes metallenes oder elektrisch isolierendes Gehäuse 10, das mit einem komprimierten Isoliergas, typischerweise auf der Basis von Schwefelhexafluorid, Stickstoff, Kohlendioxid, Luft oder von Mischungen dieser Gase untereinander, gefüllt ist. Das Gehäuse nimmt eine Kontaktanordnung auf, die in koaxialer Anordnung zwei
Lichtbogenkontakten 20 und 30 und zwei Isolierdüsen 40 und 50 enthält sowie einen lediglich in den Figuren 1 , 6 und 7 dargestellten Druckraum 60 zur
Aufnahme von Löschgas über einen Heizkanal 62. Weitere vom Gehäuse aufgenommene Elemente, wie Steuerventile, zwei Stromanschlüsse und zwei den Druckraum 60, die beiden Isolierdüsen 40, 50 und die beiden Lichtbogenkontakte 20, 30 koaxial umgebende Nennstromkontakte der Kontaktanordnung sind nicht dargestellt.
Der Lichtbogenkontakt 20 ist als Kontakttulpe ausgeführt und ist in ein Ende eines nicht dargestellten, als Rohr ausgebildeten metallenen Kontaktträgers integriert. Der Lichtbogenkontakt 30 ist als entlang der Achse A ausgerichteter Kontaktstift ausgebildet.
Aus den Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, dass die Kontakttulpe 20 einen
konzentrisch um die Achse A geführten Kranz von weitgehend achsparallel angeordneten Kontaktfingern 21 aufweist. Die Kontaktfinger 21 weisen jeweils ein freies Ende 22 auf, welches bei geschlossenem Schalter (vgl. Fig.6) unter Bildung von Kontaktkraft federnd auf einem Ende 31 des Kontaktstifts 30 aufliegt und beim Öffnen des Schalters nach dem Trennen der beiden Kontakte 20, 30 nach innen einfedert, wodurch der Kontaktfingerkranz eine Verengung der Kontakttulpe 20 mit einem Strömungsquerschnitt Ακ bildet. Ersichtlich sind die Kontaktfinger 21 durch axial erstreckte Schlitze 23 voneinander mit Abstand im Kranz gehalten. Durch die Schlitze 23 wird ein aus Fig.2 ersichtlicher Strömungsquerschnitt As, ax für ein den Kranz der Kontaktfinger 21 axial anströmendes Gas und ein aus Fig.3 ersichtlicher Strömungsquerschnitt As, rad für ein diesen Kranz radial von aussen nach innen anströmendes Gas gebildet.
Die Kontakttulpe 20 und der Kontaktstift 30 sind aus einem Werkstoff mit einer hohen Federkraft bei zugleich hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie typischerweise einer Kupfer-Chrom-Zirkon-Legierung, gebildet. Die Enden 22 der Kontaktfinger resp. das Ende 31 des Kontaktstifts ist aus einem gegenüber der Wirkung von Schaltlichtbögen beständigen, elektrisch leitenden Werkstoff, wie typischerweise einer Wolfram-Kupfer-Legierung, gebildet. Die Kontakttulpe 20, die beiden Isolierdüsen 40 und 50 und der Druckraum 60 sind Teil einer Baueinheit B, die vom einem Schalterantrieb D in Richtung der Achse A nach rechts oder nach links verschiebbar ist. Der Kontaktstift 30 ist Teil einer zweiter Baueinheit C, welche feststehend oder zum Ermöglichen einer gegenläufigen Doppelbewegung der beiden Baueinheiten aber auch beweglich sein kann. Wie aus den Figuren 1 , 4 bis 7 ersichtlich ist, sind zwei einander
gegenüberstehende Stirnseiten der beiden Isolierdüsen 40 und 50 voneinander mit Abstand gehalten und begrenzen so einen vorwiegend radial ausgerichteten und ringförmig um die Achse A geführten Mündungsabschnitt 61 des Heizkanals 62. Der Heizkanal 62 ist lediglich in den Figuren 1 , 6 und 7 dargestellt und verbindet den Druckraum 60 beim Ausschalten mit einer zu Beginn des
Ausschaltvorgangs von der Kontakttulpe 20 und dem dann freien Ende 31 des Kontaktstifts 30 axial begrenzten Lichtbogenzone L. Die beiden Isolierdüsen 40 und 50 enthalten gegenläufig entlang der Achse A geführt jeweils einen am Mündungsabschnitt 61 ansetzenden Strömungskanal 41 resp. 51 . Eine ringförmige Verengung 42 bildet einen minimalen Strömungsquerschnitt An des Strömungskanals 41 . Eine zylinderförmige Verengung 52 bildet einen minimalen Strömungsquerschnitt An' des Strömungskanals 51 .
Die beiden Isolierdüsen 40 und 50 sind aus einem bei der Einwirkung eines Schaltlichtbogens S Löschgas abgebenden Material gefertigt, wie insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE).
In einem vom Mündungsabschnitt 61 abgewandten, an die Verengung 42 bzw. 52 anschliessenden Abströmabschnitt 43 resp. 53 vergrössert sich der
Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 41 resp. 51 . Bei allen
Ausführungsformen ist die Kontakttulpe 20 stromabwärts der Verengung 42 im Abströmabschnitt 43 des Strömungskanals 41 angeordnet.
Der nur in den beiden Figuren 1 , 6 und 7 dargestellte Druckraum 60 ist als Heizvolumen ausgebildet. Das Heizvolumen speichert beim Öffnen des Schalters komprimiertes Löschgas, welches in einer Hochstromphase eines zu
unterbrechenden Stroms von dem in der Lichtbogenzone L brennenden
Schaltlichtbogen S erzeugt wird und welches beim Stromnulldurchgang aus dem Druckraum 60 über den Heizkanal 62 gegenläufig in die beiden Strömungskanäle 41 , 51 einströmt.
Das Heizvolumen kann über ein Steuerventil mit einem Kompressionsraum einer vom Hub der Baueinheit B gesteuerten Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung des Druckraums 60 verbunden sein. Alternativ kann das Heizvolumen auch in den Kompressionsraum der vom Hub der Baueinheit B gesteuerten Kolben-Zylinder- Kompressionsvorrichtung unter Bildung des Druckraums 60 integriert sein.
In der (nur aus Fig.6 ersichtlichen) Einschaltposition ist der Kontaktstift 30 in die Kontakttulpe 20 eingefahren und kontaktieren die lichtbogenfesten Enden 22 der nun federnd aufgespreizten Kontaktfinger 21 den Kontaktstift 30 mit einer definierten Kontaktkraft in elektrisch leitender Weise.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 5 sind die Kontakttulpe 20 und der Kontaktstift 30 permanent mit jeweils einem der beiden Stromanschlüsse des Schalters verbunden. Bei diesen Ausführungsformen führt der Schalter daher bei geschlossener Kontaktanordnung Strom, der in einem Stromkreis fliesst, welcher sich von einem der beiden Stromanschlüsse des Schalters über die Kontakttulpe 20 und den Kontaktstift 30 zum anderen der beiden Stromanschlüsse des
Schalters erstreckt.
Zum Unterbrechen eines Fehlerstroms wird die Baueinheit B durch den Antrieb D nach links bewegt. Hierbei trennen sich die Kontakttulpe 20 und der Kontaktstift 30 voneinander unter Bildung einer von den Enden 22 der Kontaktfinger 21 und dem Ende 31 des Kontaktstifts 30 begrenzten Trennstrecke und wird der auf den Enden 22, 31 fussende, aus Fig.1 ersichtliche Schaltlichtbogen S gezogen. Dieser Schaltlichtbogen befindet sich in dem durch die Verengungen 42 und 52 radial und durch die Kontakttulpe 20 und den Kontaktstift 30 axial begrenzten
Lichtbogenraum L und erzeugt dabei durch Wechselwirkung mit dem
Isoliermaterial der Düsen 40 und 50 komprimiertes Lichtbogenplasma.
In einer Halbwelle des abzuschaltenden Stroms ist der Druck in der
Lichtbogenzone L im allgemeinen höher als in dem als Heizvolumen
ausgebildeten Teil des Druckraums 60, in dem kühles Isoliergas gespeichert ist, welches zunächst nur den im Gehäuse 10 herrschenden Fülldruck aufweist. Wenn der Kontaktstift 30 den Mündungsabschnitt 61 freigibt, strömt daher ein Teil des Lichtbogenplasmas ins Heizvolumen und vermischt sich dort mit dem bereits vorhandenen kühlen Isoliergas zu einem gegenüber dem Fülldruck Überdruck aufweisenden Löschgas. Lässt nun die Heizwirkung des Lichtbogens S bei Annäherung an den
Nulldurchgang des Stroms nach, so erfolgt eine Strömungsumkehr. Im Druckraum 60 gespeichertes Löschgas strömt als Löschgasströmung Lo über den
Mündungsabschnitt 61 in radialer Richtung in die Lichtbogenzone L. An einem Staupunkt SP der Löschgasströmung Lo bilden sich zwei entgegengesetzt gerichtete Löschgasströmungen Li und L2. Die Löschgasströmung Li wird über den Strömungskanal 41 und damit durch die Verengung 42 in einen im Inneren des Gehäuses 10 gelegenen Auspuffraum 1 1 geführt. Die Löschgasströmung L2 wird über den Strömungskanal 51 in den Auspuffraum 1 1 geführt. Die beiden Löschgasströmungen beblasen den Schaltlichtbogen bis dieser im
Stromnulldurchgang gelöscht und der abzuschaltende Strom unterbrochen ist.
Für eine wirkungsvolle Beblasung des Schaltlichtbogens und damit für eine erfolgversprechende Stromunterbrechung ist es erforderlich, dass das vom Lichtbogen gebildete heisse Plasma rasch aus der Lichtbogenzone L entfernt und in dielektrisch unkritische Bereich befördert wird. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die beim Ausschalten nach Freigabe der Verengungen 42, 52 für die
Löschgasströmungen Li und L2 wirksam werdenden Strömungsquerschnitte in den Abströmabschnitten 43, 53 geeignet bemessen sind.
Im Abströmabschnitt 53 der Isolierdüse 50 vergrössert sich der
Strömungsquerschnitt kontinuierlich, wodurch das heisse Lichtbogenplasma mit hoher Geschwindigkeit über die Engstelle 52 und den Abströmquerschnitt 53 in dielektrisch unkritische Bereiche befördert wird.
Im Abströmabschnitt 43 der Isolierdüse 40 ist jedoch stromabwärts der Verengung 42 die Kontakttulpe 20 angeordnet. Um eine rasches Entfernen des heissen Plasmas aus der Lichtbogenzone L zu gewährleisten, sollte die Summe des Strömungsquerschnitts Ακ der Verengung der Kontakttulpe 20 und eines nachfolgend definierten Strömungsquerschnitts Α grösser sein als der Strömungsquerschnitt An der Verengung 42 der Isolierdüse 40. ist der
Strömungsquerschnitt einer im Abströmabschnitt 43 des Strömungskanals 41 angeordneten weiteren Verengung. Durch die Verengung der Kontakttulpe 20 wird eine Teilströmung Ln der Löschgasströmung Li und durch die weitere Verengung eine parallel zur Teilströmung Ln gerichtete, den verbleibenden Teil der
Löschgasströmung Li aufnehmende Teilströmung L12 geführt. Es wird so stromabwärts der Verengung 42 noch vor Bildung der beiden Teilströmungen eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Löschgasströmung Li erreicht. Dies führt zu einem schnellen und effizienten Abführen des stromaufwärts der Kontakttulpe 20 befindlichen Lichtbogenplasmas und verbessert die dielektrische
Wiederverfestigung der Trennstrecke in einem sich stromaufwärts der
Kontakttulpe 20 erstreckenden Bereich der Lichtbogenzone L.
Der Abstand zwischen dem Staupunkt SP und der Kontakttulpe 20 kann in vorteilhafter Weise im Bereich zwischen 15 bis 35 mm liegen, ohne die
dielektrische Wiederverfestigung der Trennstrecke und damit auch das
Schaltvermögen des Schalters nachteilig zu verändern.
Der Strömungsquerschnitt Α der weiteren Verengung kann von mindestens zwei der nachfolgend aufgelisteten Strömungsquerschnitte gebildet sein:
(a) ein Strömungsquerschnitt Ai eines um die Achse A geführten, radial nach aussen ausgerichteten Ringspalts, der axial begrenzt ist von einer
ringförmigen, sich von der Verengung 42 radial nach aussen erstreckenden Fläche der Isolierdüse 40 und einem der Verengung 42 zugewandten, geschlitzt ausgeführten Ende der Kontakttulpe 20,
(b) der Strömungsquerschnitt As,ax, der durch die Summe der
Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf das freie Ende der Kontakttulpe 20 geführten Schlitze 23 zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger 21 bilden,
(c) der Strömungsquerschnitt As.rad, der durch die Summe der
Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf die Mantelfläche der Kontakttulpe 20 geführte Schlitze 23 zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden
Kontaktfinger 21 bilden, (d) ein Strömungsquerschnitt A2 eines um die Achse A geführten, axial ausgerichteten Ringspalts, der radial nach innen von dem geschlitzt ausgebildeten Ende der Kontakttulpe 20 und radial nach aussen von der Isolierdüse 40 begrenzt ist, und (e) ein Strömungsquerschnitt A3, eines um die Achse A geführten, ringförmigen
Gasauslasses, der an einem vom geschlitzt ausgebildeten Ende abgewandten Abschnitt der Kontakttulpe 20 angeordnet ist. Hierbei kann der Gasauslass durch axial ausgerichtete Materialausnehmungen, die typischerweise bananen- oder kreisscheibenförmig ausgebildet und im allgemeinen zwischen der Isolierdüse 40 und der Kontakttulpe 20 angeordnet sind, und/oder durch radial ausgerichtete, durch die Kontakttulpe 20 von aussen nach innen geführten Durchlässe gebildet werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig.1 sitzt das ungeschlitzte Ende der Kontakttulpe 20 spaltfrei auf Isolierdüse 40 auf. Daher ist der Strömungsquerschnitt Α der weiteren Verengung durch die Strömungsquerschnitte A1 , As,ax, und As.rad bestimmt.
Bei der Ausführungsform nach Fig.4 ist das ungeschlitzte Ende der Kontakttulpe 20 durch den Gasauslass mit dem Strömungsquerschnitt A3 von der Isolierdüse 40 beabstandet. Der Strömungsquerschnitt Α der weiteren Verengung ist durch die Strömungsquerschnitte As,ax, As.rad und A3 bestimmt, falls A3 kleiner A2.
Bei den zuvor beschriebenen beiden Ausführungsformen des
erfindungsgemässen Schalters ist der Strömungsquerschnitt A2 des axial ausgerichteten Ringraums grösser als die Summe der Strömungsquerschnitte As.rad + A3. Der Druck des Löschgases ausserhalb der Kontakttulpe 20 kann so in dielektrisch vorteilhafter Weise vergleichsweise hoch gehalten werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig.5 nimmt die Isolierdüse 40 einen Bypass-Kanal 44 auf, im dem die parallel zur Teilströmung l_n gerichtete, den verbleibenden Teil der Löschgasströmung Li aufnehmende Teilströmung L12 geführt ist. Die
Teilströmung L12 ist durch eine Blockiervorrichtung 45 geführt, welche die
Ausbildung der Teilströmung L12 im Bypass-Kanal 44 zu Beginn des Ausschaltens verhindert. Es wird so der Aufbau eines wünschenswert hohen Gasdrucks im Druckraum 60 vor dem Nulldurchgang des abzuschaltenden Stroms begünstigt.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 ist im Unterschied zu den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 5 der Kontaktstift 30 über eine
Kontakttulpe 80 mit einem der beiden Stromanschlüsse verbunden. Die
Kontakttulpe 80 ist im Abströmabschnitt 53 angeordnet und ist analog der
Kontakttulpe 20 aufgebaut. Die Kontakttulpe 80 weist einen konzentrisch um die Achse A geführten Kranz von weitgehend achsparallel angeordneten
Kontaktfingern 81 auf. Die Kontaktfinger 81 enthalten jeweils ein freies Ende 82, welches bei geschlossenem Schalter (vgl. Fig.6) unter Bildung von Kontaktkraft federnd auf der Mantelfläche des Kontaktstifts 30 aufliegt. Beim Öffnen des Schalters federn nach dem Trennen der beiden Kontakte 30, 80 die Enden 82 nach innen, wodurch der Kontaktfingerkranz eine Verengung der Kontakttulpe 80 mit einem Strömungsquerschnitt Α'κ bildet. Ersichtlich sind die Kontaktfinger 81 durch axial erstreckte Schlitze 83 voneinander mit Abstand im Kranz gehalten. Durch die Schlitze 83 wird analog der Kontakttulpe 20 ein Strömungsquerschnitt A s. ax für ein den Kranz der Kontaktfinger 81 axial anströmendes Gas und ein Strömungsquerschnitt A's, rad für ein diesen Kranz radial von aussen nach innen anströmendes Gas gebildet. Bei dieser Ausführungsformen führt der Schalter daher bei geschlossener
Kontaktanordnung Strom in einem von einem der beiden Stromanschlüsse über die Kontakttulpe 20, den Kontaktstift 30 und die Kontakttulpe 80 zum anderen der beiden Stromanschlüsse erstreckten Stromkreis. Der Kontaktstift 30 überbrückt daher in der Einschaltposition eine vom axialen Abstand der beiden Kontakttulpen 20 und 80 bestimmte Trennstrecke, deren dielektrische Festigkeit nach dem
Löschen des Schaltlichtbogens S ausreicht, um die wiederkehrenden Spannung auch bei besonders kritischen Schaltvorgängen, wie dem Unterbrechen eines kapazitiven Stroms oder eines schweren Kurzschlusstroms oder beim Ausschalten in Phasenopposition, rückzündungsfrei zu halten. Zum Unterbrechen eines Fehlerstroms wird die Baueinheit B durch den Antrieb D nach links bewegt. Hierbei trennen sich die Kontakttulpe 20 und der Kontaktstift 30 voneinander und wird entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Schalters ein auf den Enden 22 der Kontaktfinger 21 und dem Ende 31 des Kontaktstifts 30 fussender Schaltlichtbogen S gezogen. Dieser Schaltlichtbogen befindet sich in dem zunächst durch die Verengungen 42 und 52 radial und durch die Kontakttulpe 20 und den Kontaktstift 30 axial begrenzten Lichtbogenraum L und erzeugt dabei durch Wechselwirkung mit dem Isoliermaterial der Düse 40 komprimierte Lichtbogenplasma. Dieses Plasma wird zunächst durch die Kontakttulpe 20 in den vom Gehäuse 1 0 umschlossenen Auspuffraum 1 1 geführt.
Wenn der Kontaktstift 30 den Mündungsabschnitt 61 des Heizkanals 62 freigibt, strömt ein Teil des Plasmas durch den Heizkanal 62 ins Heizvolumen 60 und vermischt sich dort mit dem bereits vorhandenen kühlen Isoliergas zu einem gegenüber dem Fülldruck Überdruck aufweisenden Löschgas.
Sobald der Kontaktstift 30 die einen Strömungsquerschnitt A'n aufweisende Verengung 52 der Isolierdüse 50 verlässt, strömt ein weiterer Teil des Plasmas durch einen von den Passungstoleranzen der Paarung Isolierdüse 50 und
Kontakttulpe 80 und vom Design der Kontaktfinger 81 bestimmten Kanal mit einer weiteren Verengung in den Auspuffraum 1 1 .
Kurz danach gibt der Kontaktstift 30 auch die Verengung der Kontakttulpe 80 frei, die von den lichtbogenfesten Enden 82 der nun radial nach innen eingefederten Kontaktfinger 81 bestimmt ist. Der auf dem freien Ende 31 des Kontaktstifts 30 gehaltene Fusspunkt des Schaltlichtbogens S wird zum einen auf die Enden 82 der Kontaktfinger 81 übertragen, so dass der abzuschaltende Strom nun in einem von den beiden Kontakttulpen 20, 80 und dem Schaltlichtbogen bestimmten Stromkreis fliesst. Zum anderen strömt nun ein Teil des Lichtbogenplasmas durch die einen Strömungsquerschnitt A'k aufweisende Verengung der Kontakttulpe 80 in den Auspuffraum 1 1 .
Lässt nun die Heizwirkung des Lichtbogens S bei Annäherung an den
Nulldurchgang des Stroms nach, so erfolgt wie bereits bei den
Ausführungsbeispielen gemäss den Figuren 1 bis 5 erörtert wurde eine
Strömungsumkehr. Das im Druckraum 60 gespeicherte Löschgas strömt als
Löschgasströmung Lo über den Mündungsabschnitt 61 in radialer Richtung in die Lichtbogenzone L und es bilden sich am Staupunkt SP die zwei entgegengesetzt gerichteten Löschgasströmungen Li und L2 aus. Die Löschgasströmung Li wird durch den Strömungskanal 41 mit der Verengung 42 in den Auspuffraum 1 1 geführt, die Löschgasströmung L2 hingegen durch den Strömungskanal 51 mit der Verengung 52 in den Auspuffraum 1 1 . Beide Löschgasströmungen beblasen den Schaltlichtbogen bis dieser im Stromnulldurchgang gelöscht und der
abzuschaltende Strom unterbrochen ist.
Um auch beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 das bereits bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 5 angestrebte rasche Entfernen des vom Schaltlichtbogen S gebildeten heissen Plasmas aus der Lichtbogenzone zu erreichen, ist auch der nach Freigabe der Verengung 52 für die
Löschgasströmung L2 wirksam werdende Strömungsquerschnitt im
Abströmabschnitt 53 geeignet zu bemessen.
Im Abströmabschnitt 53 der Isolierdüse 50 ist jedoch stromabwärts der Verengung 52 die Kontakttulpe 80 angeordnet. Um eine rasches Entfernen des heissen Plasmas aus der Lichtbogenzone L zu gewährleisten, sollte die Summe des Strömungsquerschnitts Α'κ der Verengung der Kontakttulpe 80 und eines nachfolgend definierten Strömungsquerschnitts Α'Σ grösser sein als der
Strömungsquerschnitt A'n der Verengung 52 der Isolierdüse 50. Der
Strömungsquerschnitt Α'Σ ist der Strömungsquerschnitt einer weiteren im
Abströmabschnitt 53 des Strömungskanals 51 angeordneten Verengung. Durch die Verengung der Kontakttulpe 80 wird eine Teilströmung L21 der
Löschgasströmung L2 und durch die weitere Verengung eine parallel zur
Teilströmung L21 gerichtete, den verbleibenden Teil der Löschgasströmung L2 aufnehmende Teilströmung L22 geführt. Es wird so stromabwärts der Verengung 52 noch vor Bildung der beiden Teilströmungen L21 und L22 eine hohe
Strömungsgeschwindigkeit der Löschgasströmung L2 erreicht. Dies führt zu einem schnellen und effizienten Abführen des Plasmas stromaufwärts der Kontakttulpe 80 und verbessert so die dielektrische Wiederverfestigung der Trennstrecke in einem stromaufwärts der Kontakttulpe 80 befindlichen Bereich der Lichtbogenzone L. Der Strömungsquerschnitt Α'Σ der weiteren Verengung kann von mindestens zwei der nachfolgend aufgelisteten Strömungsquerschnitte gebildet sein :
(a') ein Strömungsquerschnitt ΑΊ eines um die Achse A geführten, radial nach aussen ausgerichteten Ringspalts, der axial begrenzt ist von einer
ringförmigen, sich von der Verengung 52 radial nach aussen erstreckenden
Fläche der Isolierdüse 50 und einem der Verengung 52 zugewandten, geschlitzt ausgeführten Ende der Kontakttulpe 80,
(b') der Strömungsquerschnitt A's.ax, der durch die Summe der
Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf das freie Ende der Kontakttulpe 80 geführte Schlitze 83 zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden
Kontaktfinger 81 bilden,
(c') der Strömungsquerschnitt A s.rad, der durch die Summe der
Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf die Mantelfläche der Kontakttulpe 80 geführte Schlitze 83 zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger 81 bilden,
(d') ein Strömungsquerschnitt A'2 eines um die Achse A geführten, axial
ausgerichteten Ringspalts, der radial nach innen von dem geschlitzt ausgebildeten Ende der Kontakttulpe 80 und radial nach aussen von der Isolierdüse 50 begrenzt ist, und (e') ein Strömungsquerschnitt A31, eines um die Achse A geführten, ringförmigen Gasauslasses, der an einem vom geschlitzt ausgebildeten Ende abgewandten Abschnitt der Kontakttulpe 80 angeordnet ist. Hierbei kann der Gasauslass durch axial ausgerichtete Materialausnehmungen, die typischerweise bananen- oder kreisscheibenförmig ausgebildet und im allgemeinen zwischen der Isolierdüse 50 und der Kontakttulpe 80 angeordnet sind, und/oder durch radial ausgerichtete, durch die Kontakttulpe 80 von aussen nach innen geführten Durchlässe gebildet werden.
Ist der Strömungsquerschnitt A'2 grösser als die Summe der
Strömungsquerschnitte A's.rad und A 3 , so kann der Druck des Löschgases ausserhalb der Kontakttulpe 80 in dielektrisch vorteilhafter Weise relativ hoch gehalten werden. Wird der Strömungsquerschnitt Α'κ der Kontakttulpe 80 kleiner gewählt als der Strömungsquerschnitt A'4 eines nach Freigabe der Verengung der Kontakttulpe 80 gebildeten Ringkanals zwischen der Kontakttulpe 80 und dem Kontaktstift 30, so ist sichergestellt, dass das Lichtbogenplasma weiterhin rasch aus der
Lichtbogenzone L in dielektrisch unkritische Bereiche befördert wird.
Die Abschirmung 70 ist im Bereich des Abströmabschnitts 53 ringförmig um die Isolierdüse 50 herumgeführt und dient vor allem der Steuerung des elektrischen Feldes im Bereich kritischer Tripelpunkte, die sich insbesondere im Bereich der lichtbogenfesten Enden 82 der Kontaktfinger 81 befinden, sowie der Abschirmung des an der Kontakttulpe 80 wirkenden elektrischen Feldes.
Durch geeignete Anordnung und Ausbildung der Kontakttulpe 80 im Abströmkanal 53 wird die dielektrische Wiederverfestigung der Trennstrecke und damit das Schaltvermögen des erfindungsgemässen Schalters nach den Figuren 6 und 7 verbessert. Zudem verringert sich auch nach mehrmaligem Abschalten und einer daraus resultierenden Vergrösserung des Durchmessers der Verengung 52 infolge von Materialabbrand der Druckaufbau bei einem weiteren Abschaltvorgang nur in zulässiger Weise. Die Kontakttulpe 80 weist ja gegenüber der Isolierdüse 50 einen vernachlässigbaren Materialabbrand auf und gewährleistet so beim
Abschaltvorgang einen dielektrisch vorteilhaften Druckaufbau in der Verengung 52. Zugleich kann die Kontakttulpe 80 einem einfachen Abgreifen des
Schalterstroms an einen der beiden Stromanschlüsse des Schalters dienen.
Da die als Zylinder ausgebildete Verengung 52 den Durchmesser der Isolierdüse 50 im allgemeinen um das 1 ,5- bis 2-fache übertrifft, resultiert ein grosser axialer Abstand von typischerweise 10 bis 12 cm zwischen den die Fusspunkte des Schaltlichtbogens S tragenden Enden 22 und 82 der Kontaktfinger 21 und 81 . Ein solcher Schalter kann daher in einem für Nennspannungen von mehreren hundert kV ausgelegten Hochspannungsnetz mit grosser Sicherheit betrieben werden. Da die Länge des Schaltlichtbogen S durch den axialen Abstand der beiden
Kontakttulpen 20 und 80 bestimmt ist, kann die dielektrische Wiederverfestigung der Trennstrecke und damit das Schaltvermögen dieses Hochspannungsschalters gut vorherbestimmt werden und können so Entwicklungskosten erheblich reduziert werden. Bei den beiden in den Figuren 8 bis 10 dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Hochspannungsschalters ist die Kontakttulpe 20 an einem in den Strömungskanal 41 der Isolierdüse 40 geführen Ende eines hohlen
Kontaktträgers 90 befestigt. In den Kontaktträger 90 ist ein Verbindungskanal 91 eingeformt. Ein von der Isolierdüse 40 radial nach aussen und von der
Kontakttulpe 20 radial nach innen begrenztes, ringförmig um die Achse A geführtes Teilvolumen 46 des Strömungskanals 41 der Isolierdüse 40 ist über den Verbindungskanal 91 mit dem Inneren des hohlen Kontaktträgers 90 verbunden.
Der Kontaktträger 90 weist in koaxialer Anordnung ein innenliegendes Rohr 92 und eine aussenliegende Hülse 93 auf. Die Hülse trägt die Isolierdüse 40, welche ersichtlich mit einem von deren Verengung 42 abgewandten Fussende in ein Ende der Hülse 93 formschlüssig eingesetzt ist. Ein in der Hülse 93 geführter Abschnitt 91 a des Verbindungskanals 91 enthält mindestens zwei zueinander parallel verlaufende und in Umfangsrichtung gleichmässig um die Achse A verteilte Teilkanäle 91 a'. Diese Teilkanäle verbinden das Teilvolumen 46 mit einer ringförmig um die Achse A geführten Nut 94, welche ebenfalls einen Abschnitt des Verbindungskanals 91 bildet. Ein im Rohr 92 geführter Abschnitt 91 b des
Verbindungskanals 91 weist mehrere die Wand des Rohrs 12 durchbrechende Öffnungen auf und verbindet das Innere des Rohrs 92 mit der Ringnut 94 und damit auch das Innere des Rohrs 92 über die Ringnut 94 und die Teilkanäle 91 a' mit dem Teilvolumen 46. Der Kontaktträger 90 weist ferner eine
Schraubverbindung 95 auf, welche die Hülse 93 auf dem Rohr 92 festsetzt.
Der Verbindungskanal 91 dient der Führung zumindest eines Teils der
Löschgasströmung L12. Ist die Summe der Strömungsquerschnitte der Engstelle der Kontakttulpe 20, des Verbindungskanals 91 und der Schlitze 23 zwischen den gegebenenfalls vorhandenen Kontaktfingern 21 (vgl. z.B. Figuren 2 und 3) grösser als der Strömungsquerschnitt der Engstelle 42 der Isolierdüse 40, so wird die Löschgasströmung Li in dem stromabwärts an die Engstelle 42 anschliessenden Abströmabschnitt 43 des Strömungskanals 41 stark beschleunigt und kann je nach Dauer und Grösse des abzuschaltenden Stroms die Schallgeschwingigkeit des Löschgases ganz wesentlich überschreiten. Im Bereich eines Nulldurchgangs des abzuschaltenden Stroms bewirkt das stark beschleunigte Löschgas eine erhebliche Verbesserung der dielektrischen Festigkeit und damit auch des thermischen Schaltvermögens des Schalters. Im Unterschied zu den bereits beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Schalters wird die Löschgasströmung L12 aus dem Teilvolumen 46 durch den in den Kontaktträger 90 eingeformten Verbindungskanal 91 ins Innere des Kontakträgers 90 und damit in den Auspuffraum geführt. Es entfallen daher die mechanische Festigkeit der Kontaktanordnung beeinträchtigende konstruktive Massnahmen, wie der in der Isolierdüse 40 geführte Bypass-Kanal 44 oder wie Durchgangslöcher in der Kontakttulpe 20.
Bei der Ausführungsform nach Fig.8 ist die Hülse 93 einstückig ausgebildet und ist ein ungeschlitzt ausgebildetes Fussende der Kontakttulpe 20 mit einer von der Schraubverbindung 95 aufgebrachten und von der Hülse 93 übertragenen
Klemmkraft auf einer Stirnfläche des Rohrs 92 festgesetzt. Da beim Verklemmen der Kontakttulpe 20 die Hülse 93 und das Rohr 92 gegeneinander verdreht werden, verhindert die Ringnut 94 eine Drosselung der Löschgasströmung L12 beim Übergang von den parallel geführten Teilkanälen 91 a' in die den
Kanalabschnitt 91 b bildenden Öffnungen des Rohrs 12.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 weist die Hülse 93 zwei durch axial geführte Schrauben 96 (nur in Fig.10 dargestellt) miteinander verbundene Hülsenteile 93a und 93b auf. Das Hülsenteil 93a ragt nach rechts über das Fussende der Kontakttulpe 20 hinaus. Der überragende Bereich des Hülsenteils 93a und die Isolierdüse 40 begrenzen das Teilvolumen 46 radial nach aussen. In das Hülsenteil 93a ist ein Teil des Kanalabschnitts 91 a eingeformt, welcher einen ersten Abschnitt der parallel geführten Teilkanäle 91 a' enthält. Ein in den überragenden Bereich der Hülse 93 eingeformter, radial nach aussen weisender Auslass führt die Löschgasströmung L12 aus dem Teilvolumen 46 in den Kanalabschnitt 91 a. In das Hülsenteil 93b ist ein Teil des Kanalabschnitts 91 a eingeformt, welcher die Ringnut 94 und einen zweiten Abschnitt der parallel geführten Teilkanäle 91 a' enthält. Das Hülsenteil 93b ist mit Hilfe der
Schraubverbindung 95 am Rohr 92 des Kontaktträgers 90 befestigt. Durch
Anziehen der axial geführten Schrauben 96 werden zum einen die Unterabschnitte der Teilkanäle 91 a' fluchtend miteinander verbunden und wird die Kontakttulpe 20 zum anderen durch Verklemmen zwischen den beiden Hülsenhälften 93a und 93b am Kontaktträger 90 befestigt. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Gehäuse
1 1 Auspuffraum
20 Lichtbogenkontakt, Kontakttulpe
21 in Form eines Kranzes angeordnete Kontaktfinger
22 Enden der Kontaktfinger 21
23 Schlitze zwischen den Kontaktfingern 21
30 Lichtbogenkontakt, Kontaktstift
31 freies Ende des Kontaktstifts
40 Isolierdüse
41 Strömungskanal der Isolierdüse 40
42 Verengung des Strömungskanals 41
43 Abströmabschnitt des Strömungskanals 41
44 Bypass-Kanal
45 Blockiervorrichtung
46 Teilvolumen
50 Isolierdüse
51 Strömungskanal der Isolierdüse 50
52 Verengung des Strömungskanals 51
53 Abströmabschnitt des Strömungskanals 52
60 Druckraum
61 Mündungsabschnitt
62 Heizkanal
70 Abschirmung
80 Lichtbogenkontakt, Kontakttulpe
81 Kontaktfinger
82 Enden der Kontaktfinger
83 Schlitze zwischen den Kontaktfingern 81
90 Kontaktträger
91 Verbindungskanal
91 a, 91 b Abschnitte des Verbindungskanals 91
91 a' Teilkanäle des Verbindungskanals 91
92 Rohr
93 Hülse
93a, 93b Abschnitte der Hülse 93
94 Ringnut
95 Schraubverbindung
96 Schrauben A Achse
An Strömungsquerschnitt der Verengung 42 der Isolierdüse 40
Ak Strömungsquerschnitt einer Verengung der Kontakttulpe 20
As, ax axialer Strömungsquerschnitt der Schlitze 23 der Kontakttulpe 20 As, rad radialer Strömungsquerschnitt der Schlitze 23 der Kontakttulpe 20
Ai Strömungsquerschnitt eines radial ausgerichteten Ringspalts
A2 Strömungsquerschnitt eines axial ausgerichteten Ringspalts
A3 Strömungsquerschnitt eines Gasauslasses
Α Strömungsquerschnitt einer Verengung im Abströmabschnitt 43 A'n Strömungsquerschnitt der Verengung 52 der Isolierdüse 50
A'K Strömungsquerschnitt einer Verengung der Kontakttulpe 80
A s, ax axialer Strömungsquerschnitt der Schlitze 83 der Kontakttulpe 80
A s, rad radialer Strömungsquerschnitt der Schlitze 83 der Kontakttulpe 80
ΑΊ Strömungsquerschnitt eines radial ausgerichteten Ringspalts A'2 Strömungsquerschnitt eines axial ausgerichteten Ringspalts
A 3 Strömungsquerschnitt eines Gasauslasses
A'4 Strömungsquerschnitt zwischen Stift 30 und Tulpe 80
Α'Σ Strömungsquerschnitt einer Verengung im Abströmabschnitt 53
B, C Baueinheiten
D Schalterantrieb
L Lichtbogenzone
Lo, Li , l_2 Löschgasströmungen
L11 , L12 Teilströmungen von Li
L21 , L22 Teilströmungen von L2
S Schaltlichtbogen
SP Staupunkt

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Gasisolierter Hochspannungsschalter mit einem isoliergasgefüllten Gehäuse (10) und einer im Gehäuse eingeschlossenen Kontaktanordnung, enthaltend in koaxialer Anordnung: zwei längs einer Achse (A) relativ zueinander bewegliche Lichtbogenkontakte (20, 30), von denen ein erster als erste Kontakttulpe (20) und ein zweiter als Kontaktstift (30) ausgebildet ist, und zwei Isolierdüsen (40, 50), die in axialer Richtung mit Abstand zueinander gehalten sind, und von denen die erste (40) einen längs der Achse (A) geführten ersten Strömungskanal (41 ) mit einer ersten Verengung (42) aufweist und die zweite (50) einen längs der Achse (A) geführten zweiten Strömungskanal (51 ) mit einer zweiten Verengung (52), bei dem die erste Kontakttulpe (20) in einem stromabwärts der ersten
Verengung (42) angeordneten Abströmabschnitt (43) des ersten
Strömungskanals (41 ) angeordnet ist, bei dem der Kontaktstift (30) in der Einschaltposition in eine den Kontaktstift (30) elektrisch leitend kontaktierende Verengung der ersten Kontakttulpe (20) eingefahren ist und beim Ausschalten entlang der Achse (A) verschiebbar ist, wobei unter Bildung einer Lichtbogenzone (L) zunächst die erste (42) und nachfolgend die zweite Verengung (52) freigebbar sind, und bei dem beim Ausschalten von einem in der Lichtbogenzone (L) gebildeten Staupunkt (SP) zwei entgegengesetzt gerichtete Löschgasströmungen (Li, L2) abzweigen, von denen die erste (Li) durch den ersten (41 ) und die zweite (L2) durch den zweiten Strömungskanal (51 ) führbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Strömungsquerschnitte (Ακ, Α ) der Verengung der ersten Kontakttulpe (20), einer im Abströmabschnitt (43) angeordneten dritten Verengung und/oder eines am Abströmabschnitt (43) abzweigenden Bypass-Kanals (44) grösser ist als der
Strömungsquerschnitt (An) der ersten Verengung (42), wobei durch die Verengung der ersten Kontakttulpe (20) eine erste Teilströmung (Ln) der ersten Löschgasströmung (Li) und durch die dritte Verengung und/oder durch den Bypass-Kanal (44) eine parallel zur ersten Teilströmung (Ln) gerichtete, den verbleibenden Teil der ersten Löschgasströmung (Li) aufnehmende zweite Teilströmung (L12) führbar ist.
2. Schalter nach Anspruch 1 , bei dem die Kontakttulpe (20) einen symmetrisch um die Achse (A) geführten Kranz von axial ausgerichteten Kontaktfingern (21 ) aufweist, die beim Ausschalten mit freiliegenden Enden (22) die
Verengung der Kontakttulpe (20) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt ( ) der dritten Verengung von mindestens zwei der nachfolgend aufgelisteten Strömungsquerschnitte gebildet ist:
(a) ein Strömungsquerschnitt (A1) eines um die Achse (A) geführten, radial nach aussen ausgerichteten Ringspalts, der axial begrenzt ist von einer ringförmigen, sich von der ersten Verengung (42) radial nach aussen erstreckenden Fläche der ersten Isolierdüse (40) und einem der ersten Verengung (42) zugewandten, geschlitzt ausgeführten Ende der ersten Kontakttulpe (20),
(b) ein Strömungsquerschnitt (As,ax), der durch die Summe der
Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf das freie Ende der ersten Kontakttulpe (20) geführte Schlitze (23) zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger (21 ) bilden,
(c) ein Strömungsquerschnitt (As.rad), der durch die Summe der
Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf die Mantelfläche der ersten Kontakttulpe (20) geführte Schlitze (23) zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger (21 ) bilden,
(d) ein Strömungsquerschnitt (A2) eines um die Achse (A) geführten, axial ausgerichteten Ringspalts, der radial nach innen von einem geschlitzt ausgebildeten Ende der ersten Kontakttulpe (20) und radial nach aussen von der ersten Isolierdüse (40) begrenzt ist, und
(e) ein Strömungsquerschnitt (A3) eines um die Achse (A) geführten,
ringförmigen Gasauslasses, der an einem vom geschlitzt ausgebildeten Ende abgewandten Abschnitt der ersten Kontakttulpe (20) angeordnet ist.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Strömungsquerschnitt (A2) nach (d) grösser ist als die Summe der
Strömungsquerschnitte (As.rad, A3) nach (c) und nach (e).
4. Schalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass-Kanal (44) durch eine Blockiervorrichtung (45) geführt ist, welche die Ausbildung der zweiten Teilströmung (L22) im Bypass-Kanal (44) zu Beginn des
Ausschalten verhindert.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein als zweite Kontakttulpe (80) ausgebildeter dritter Lichtbogenkontakt in einem stromabwärts der zweiten Verengung (52) angeordneten
Abströmabschnitt (53) des zweiten Strömungskanals (51 ) angeordnet ist, und dass die Summe der Strömungsquerschnitte (Α'κ, Α'Σ) einer Verengung der zweiten Kontakttulpe (80) und einer im Abströmabschnitt (53) des zweiten Strömungskanals (51 ) angeordneten vierten Verengung grösser ist als der Strömungsquerschnitt (A n) der zweiten Verengung (52) , wobei durch die Verengung der zweiten Kontakttulpe (80) eine erste Teilströmung (L21) der zweiten Löschgasströmung (L2) und durch die vierte Verengung eine parallel zur ersten Teilströmung (L21) gerichtete, den verbleibenden Teil der zweiten Löschgasströmung (L2) aufnehmende zweite Teilströmung (L22) führbar ist.
6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Strömungsquerschnitt (Α'κ) der zweiten Kontakttulpe (80) kleiner ist als der Strömungsquerschnitt (A'4) eines nach Freigabe der zweiten Kontakttulpe (80) gebildeten Ringkanals zwischen der zweiten Kontakttulpe (80) und dem Kontaktstift (30) .
7. Schalter nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontakttulpe (80) einen symmetrisch um die Achse (A) geführten Kranz von axial ausgerichteten Kontaktfingern (81 ) aufweist, die beim
Ausschalten mit freiliegenden Enden (82) die Verengung der zweiten
Kontakttulpe (80) bilden, und dass der Strömungsquerschnitt (Α'Σ) der vierten Verengung von mindestens zwei der nachfolgend aufgelisteten
Strömungsquerschnitte gebildet ist:
(a') ein Strömungsquerschnitt (ΑΊ) eines um die Achse geführten, radial nach aussen ausgerichteten Ringspalts, der axial begrenzt ist von einer ringförmigen, sich von der zweiten Verengung (52) radial nach aussen erstreckenden Fläche der zweiten Isolierdüse (50), und einem der zweiten Verengung (52) zugewandten, geschlitzt ausgeführten Ende der zweiten Kontakttulpe (80),
(b') ein Strömungsquerschnitt (A's.ax), der durch die Summe der
Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf das freie Ende der zweiten Kontakttulpe (80) geführte Schlitze (83) zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger (81 ) bilden,
(c') ein Strömungsquerschnitt (A's.rad), der durch die Summe der
Strömungsquerschnitte gebildet ist, die auf die Mantelfläche der zweiten Kontakttulpe (80) geführte Schlitze (83) zwischen je zwei der im Kranz aufeinanderfolgenden Kontaktfinger (81 ) bilden,
(d') ein Strömungsquerschnitt (A'2) eines um die Achse (A) geführten, axial ausgerichteten Ringspalts, der radial nach innen von einem geschlitzt ausgebildeten Ende der zweiten Kontakttulpe (80) und radial nach aussen von der zweiten Isolierdüse (50) begrenzt ist, und
(e') ein Strömungsquerschnitt (A31) eines um die Achse (A) geführten,
ringförmigen Gasauslasses, der an einem vom geschlitzt ausgebildeten Ende abgewandten Abschnitt der zweiten Kontakttulpe (80) angeordnet ist.
Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Strömungsquerschnitt (A'2) nach (d') grösser ist als die Summe der
Strömungsquerschnitte (A's.rad, A 3) nach (c') und nach (e').
Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verengung (52) längs der Achse (A) zylinderförmig erstreckt ist und einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist ihre axiale Erstreckung, und dass Durchmesser und axiale Erstreckung so aufeinander abgestimmt sind, dass die durchschnittliche Geschwindigkeit der zweiten Löschgasströmung (L2) zwischen Staupunkt (SP) und vom Staupunkt abgewandten Ende der zweiten Verengung (52) nahezu Schallgeschwindigkeit erreicht.
Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine äussere Abschirmung (70) vorgesehen ist, welche im Bereich des zweiten Abströmkanals (81 ) ringförmig um die zweite Isolierdüse (80) herumgeführt ist.
1 1 Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontakttulpe (20) an einem in den ersten Strömungskanal (41 ) geführten Ende eines hohlen Kontaktträgers (90) befestigt ist, dass in den Kontaktträger (90) ein Verbindungskanal (91 ) eingeformt ist, und dass ein von der ersten Isolierdüse (40) nach aussen und von der ersten Kontakttulpe (20) nach innen begrenztes, ringförmig um die Achse (A) geführtes
Teilvolumen (46) des ersten Strömungskanals (41 ) über den
Verbindungskanal (91 ) mit dem Inneren des Kontaktträgers (90)
kommuniziert.
12. Schalter nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (90) in koaxialer Anordnung ein innenliegendes Rohr (92) und eine
aussenliegende Hülse (93), welche die erste Isolierdüse (40) trägt, aufweist, dass ein durch die Hülse geführter erster Abschnitt (91 a) des
Verbindungskanals (91 ) mindestens zwei parallel geschaltete Teilkanäle (91 a') enthält, und dass ein zweiter Abschnitt (91 b) des Verbindungskanals durch die Wand des Rohrs (12) geführt ist.
Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (90) ferner eine Schraubverbindung (95) zum Festsetzen der Hülse (93) auf dem Rohr (92) aufweist sowie eine ringförmig um die Achse (A) geführte Nut (94), welche den ersten (91 a) und den zweiten Abschnitt (91 b) des
Verbindungskanals (91 ) miteinander verbindet.
Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (93) einstückig ausgebildet ist und ein Ende der ersten Kontakttulpe (20) mit einer von der Schraubverbindung (95) aufgebrachten Klemmkraft auf einer Stirnfläche des Rohrs (92) festsetzt.
Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (90) zwei durch axial geführte Schrauben (96) miteinander verbundene Hülsenteile (93a, 93b) aufweist, und dass die beiden Hülsenteile ein Ende der ersten Kontakttulpe (20) mit einer von den axial geführten Schrauben (96) aufgebrachten Klemmkraft am Kontaktträger (90) festsetzen.
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