JPH10149750A - 電力用遮断器 - Google Patents

電力用遮断器

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JPH10149750A
JPH10149750A JP9274471A JP27447197A JPH10149750A JP H10149750 A JPH10149750 A JP H10149750A JP 9274471 A JP9274471 A JP 9274471A JP 27447197 A JP27447197 A JP 27447197A JP H10149750 A JPH10149750 A JP H10149750A
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JP
Japan
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contact
circuit breaker
power circuit
arc
burnout
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Withdrawn
Application number
JP9274471A
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English (en)
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Lukas Dr Zehnder
ルーカス・ツエーンダー
Kurt Dr Kaltenegger
クルト・カルテンエツガー
Benedikt Loepfe
ベネデイクト・レプフエ
Lorenz Dr Mueller
ローレンツ・ミユーラー
Manfred Seidel
マンフレート・ザイデル
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88Switches 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
    • H01H33/90Switches 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
    • H01H33/901Switches 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 making use of the energy of the arc or an auxiliary arc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts

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  • Circuit Breakers (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーク領域と加熱領域の間の範囲の流れ状態
が大幅に改善される電力用遮断器を提供する。 【解決手段】 電力用遮断器は絶縁媒体を充填した、中
心軸線2に沿って延びる消弧室を備えている。この消弧
室は電力電流経路を備えている。この電力電流経路は中
心軸線2上に設けられ、軸方向に互いに一定間隔をおい
て離隔され、そしてアーク領域を画成する2個の焼損接
触子構造体5,6を備えている。消弧室は更に、アーク
領域に接続された加熱領域13と、接続状態で焼損接触
子構造体5,6を導電的に接続する架橋接触子を備えて
いる。この架橋接触子は焼損接触子構造体5,6の内部
の中央に設けられている。焼損接触子構造体5,6の間
には、加熱領域に直接開口する環状隙間36が設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも1つの
消弧室が、絶縁媒体を充填され、回転対称に形成され、
中心軸線に沿って延び、そして少なくとも一つの電力電
流経路を有し、消弧室が中心軸線上に設けられた、アー
ク領域を画成する少なくとも2個の焼損接触子構造体を
備え、この焼損接触子構造体が軸方向に互いに一定間隔
をおいて離隔され、かつ電力電流経路内に設けられ、焼
損接触子構造体がアーク領域に接続された加熱領域と、
接続状態で焼損接触子構造体を導電的に接続する架橋接
触子を備え、架橋接触子が中心軸線に沿って延び、かつ
焼損接触子構造体の内部中央に設けられ、焼損接触子構
造体の間に環状隙間が設けられている、電力用遮断器に
関する。
【0002】
【従来の技術】ヨーロッパ特許第0313813号公報
により、消弧室が焼損接触子を備えた電力用遮断器が知
られている。この両焼損接触子は反対方向に動かされ、
しかも互いに相対して配置された2個のラックと対応す
るピニオンと関連して、図示していない駆動装置によっ
て動かされる。
【0003】ドイツ連邦共和国特許出願公開第4211
158号公報により、消弧室が2個の焼損接触子を有
し、その一方の焼損接触子が移動可能に形成されている
電力用遮断器が知られている。この消弧室には絶縁ガ
ス、特にSF6 ガスが充填されている。焼損接触子の周
りには、定格電流経路が同心的に配置されている。この
定格電流経路は消弧室の接続状態で、電流を案内する。
可動の焼損接触子の内部には、加熱領域が設けられてい
る。この加熱領域には消弧室のアーク領域から、高い圧
力の高温ガスが供給される。加熱領域は狭い加熱通路に
よってアーク領域に接続されている。この加熱通路は比
較的に長く形成され、直角に折れ曲がっている。この折
れ曲がり部は、アークによって発生した高温ガスが加熱
領域に流れるのを防止する。なぜなら、折れ曲がり部が
圧力波を反射するからである。この反射波は加熱領域へ
の流れを一時的に阻止する。アークの吹き消しが始まる
と、この折れ曲がり部はアーク領域への流れを阻止し、
従って吹き消しの冷却作用は幾分低下する。遮断時に加
熱領域には、公知のごとく圧縮領域から付加的に低温ガ
スが供給される。
【0004】ヨーロッパ特許第0163943号公報に
より、同心的に形成された電力用遮断器が知られてい
る。この電力用遮断器は軸方向に延びる加熱領域によっ
て同心的に取り囲まれた電力電流経路を有する。電力電
流経路は可動の焼損接触子と固定の焼損接触子を備えて
いる。焼損接触子と加熱領域との間には、中間領域があ
る。接触子分離の後で、発生するアークによって、中間
領域の絶縁ガスが先ず最初に加熱される。この中間領域
はこの電力用遮断器のアーク領域を拡大する。この電力
用遮断器のアーク領域は半径方向外側に延びる環状隙間
によって、環状隙間に対して対称に配置された加熱領域
に接続されている。この加熱領域には、アーク領域で発
生した高温ガスが流れる。この加熱領域内では、高温ガ
スが短時間貯えられる。加熱領域は固定された焼損接触
子と固定連結されている。電力用遮断器のこの実施形の
場合には、加熱領域内にある低温の絶縁ガスと、遮断時
に流入する高温ガスとの混合が、効果的に行われない。
更に、加熱領域内での圧力上昇が時間的に幾分遅れる。
というのは、中間領域の絶縁ガスを前もって加熱しなけ
れならないからである。
【0005】ドイツ連邦共和国特許出願公開第4200
896号公報により、消弧室を備えた電力用遮断器が知
られている。この消弧室は外側にある定格電流経路と、
互いに離隔された固定の2個の焼損接触子を備えてい
る。消弧室には、絶縁ガス、特にSF6 ガスが圧力を加
えて充填されている。消弧室の接続状態で、両焼損接触
子は可動の架橋接触子によって電気的に互いに接続され
ている。架橋接触子は円筒状に形成された焼損接触子を
同心的に取り囲んでいる。架橋接触子と両焼損接触子
は、電力電流経路を形成している。この電力電流駅路は
遮断時にのみ電流で負荷される。遮断時に、架橋接触子
は第1の焼損接触子から下方へ滑り、アークを発生す
る。このアークは先ず最初は、第1の焼損接触子とそれ
寄りの架橋接触子の端部の間で生じる。この端部が第2
の焼損接触子に達するや否や、アーク基点は架橋接触子
の端部から第2の焼損接触子に接続し、アークは両焼損
接触子の間で燃える。アーク領域で加熱されたガスは長
い加熱通路を通って、架橋接触子の内部に設けた加熱領
域に流れ、この加熱領域で一時的に貯えられる。アーク
の吹き消しのために必要な圧力付勢された絶縁ガスはそ
の後、加熱通路を通ってアーク領域に入る。比較的に長
く形成された加熱通路は大きな流れ抵抗を生じ、流れ損
失によって失われたエネルギーはアークの吹き消しの際
に不足する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、アー
ク領域と加熱領域の間の範囲の流れ状態が大幅に改善さ
れる電力用遮断器を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による電力用遮断
器の場合、加熱領域がアーク領域のすぐ近くにおいてア
ーク領域に対して対称に配置されているので、高温ガス
が加熱領域に流出する際および加熱領域からのアークを
吹き消す際に、流れ損失が発生しない。従って、一方で
は加熱領域で圧力が迅速に上昇し、他方ではアークのき
わめて効果的な冷却が保証される。加熱領域は特別な配
置構造のため、圧力付勢された高温ガスを良好に充填す
ることができるかあるいは多量の高温ガスを貯蔵するこ
とができ、それによってアークの強力な吹き消しが可能
である。
【0008】架橋接触子としての働きをする切換えピン
は中心軸線に沿って延び焼損接触子構造体の内部に設け
られ、小さな直径を有し、それによって質量が小さく形
成されている。この小さな質量の架橋接触子は比較的に
小さくて安価な駆動装置によって効果的に加速すること
ができ、遮断運動の終わりに再び確実に制動することが
できる。
【0009】焼損接触子構造体は対向接触子の内部に設
けられている。外側にある定格電流経路、特にその接触
フィンガーと接触子フィンガーが滑る接触面は、アーク
の直接的な作用に対して非常に良好に保護されている。
それによって、その安定性が増し、寿命が延びる。電力
用遮断器の定格電流接触子のための保守整備インターバ
ルが長くなるので、電力用遮断器の用途が大幅に拡が
る。
【0010】アークの吹き消しのために貯えられた高温
ガスに、ピストンシリンダ装置によって圧縮された新鮮
な絶縁ガスが混合されると、吹き消し作用が高まる。加
熱領域に設けた案内薄板により、所望の渦形成、ひいて
は高温ガスと圧縮された絶縁ガスとが良好に混合し、そ
れによって電力用遮断器の遮断出力が一層増大する。焼
損接触子構造体の幾何学形状に関連して加熱領域を対称
に配置すると、加熱領域全体が均一に充填および混合さ
れる。従って、アークの吹き消しのためのガス混合物を
貯蔵するために、領域全体を利用することができる。
【0011】貫通穴を有する絶縁材料製のリングによっ
て、焼損接触子構造体の間の環状隙間を適切に部分閉鎖
することにより、一方ではアークの妨害作用に対して加
熱領域を離すことができ、他方では通過する高温ガスが
渦を形成するので、加熱領域において高温ガスと圧縮絶
縁ガスとの非常に良好な混合が行われる。本発明の他の
実施形は従属請求項の対象である。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、実施の形態を示す図に基づ
いて、本発明、本発明の他の実施形およびそれによって
得られる効果を詳しく説明する。すべての図において、
同じように作用する要素には同じ参照符号が付けてあ
る。理解しやすくするために、図には視野エッジの一部
が省略されている。本発明の直接的な理解にとって不要
なすべての要素は図示していない。
【0013】図1は接続状態にある本発明による電力用
遮断器の消弧室の第1の実施の形態の接触子領域1の断
面を概略的に示している。この消弧室は中心軸線2の周
りに対称に配置されている。この接触子領域1を取り囲
むケーシングは図示していない。このケーシングには絶
縁媒体、例えば圧力下のSF6 ガスが充填されている。
この中心軸線2に沿って、金属製の切換えピン3が延び
ている。この切換えピンは図示していない駆動装置によ
って中心軸線2に沿って移動可能である。切換えピン3
は誘電的に望ましく形成された尖端部4を備えている。
この尖端部は必要に応じて、導電性で耐焼損性の材料を
備えていてもよい。投入状態で切換えピン3は環状隙間
状に形成された間隔aを導電的に架橋する。この間隔は
円筒状に形成され互いに対向する焼損(消耗)接触子構
造体5,6の間に設けられている。切換えピン3は、左
側に設けられた、消弧室の図示していない第1の電気接
続部に導電的にかつ滑動可能に接続されている。
【0014】この焼損接触子構造体5,6は互いに機械
的に強固に連結され、中心軸線2に沿って一緒に移動可
能である。遮断過程のときに、電力用遮断器のアーク領
域は焼損接触子構造体5,6の間にそして一部が接触子
構造体の内側の穴に設けられている。焼損接触子構造体
5は温度変化に対して安定である絶縁材料からなるキャ
ップ7を備えている。このキャップは切換えピン3の表
面に接触する導電性の弾性的なかご形接触子8を取り囲
んでいる。焼損接触子構造体6は焼損接触子構造体5に
似た形に形成され、内部に導電性かご形接触子10を備
えている。このかご形接触子は弾性的に形成され、切換
えピン3の表面に載っている。焼損接触子構造体6は同
様に、温度変化に対して安定性を有する絶縁材料からな
るキャップ9を備えている。このキャップはかご形接触
子10を取り囲んでいる。例えばかご形接触子8,10
を越えて前方へ延びる特別な焼損接触子のような、焼損
接触子構造体の他の実施形も考えられる。この焼損接触
子はかご形接触子8,10が焼き切れないようにする。
特に遮断電流が高い場合に、かご形接触子8,10の安
定性を改善するために、このような焼損接触子が使用さ
れる。原理的には、一方のキャップ7または9を導電的
に形成し、当該のキャップを焼損接触子として使用する
こともできる。
【0015】焼損接触子構造体6は金属からなる保持部
材11を備えている。この保持部材はかご形接触子10
に導電的に連結されている。保持部材11は更に、キャ
ップ9と円筒状に形成された絶縁管12を支持してい
る。この絶縁管は中心軸線2に対して同心的に配置さ
れ、両焼損接触子構造体5,6を機械的に強固に連結
し、この焼損接触子構造体をリング状に取り囲む加熱領
域13の、中心軸線2と反対の側を画成する。保持部材
11はつば14を備えている。このつばは固定された金
属の接触子シリンダ15内で案内されている。接触子シ
リンダ15寄りのつば14の外面は、図示していない接
触子要素、例えば合成樹脂製のらせん接触子と所属の案
内リングを備えている。このらせん接触子と案内リング
は保持部材11のつば14から接触子シリンダ15への
電流の伝達を確実にする。
【0016】固定された接触子シリンダ15は左側にお
いて、消弧室の図示していない第1の電気接続部に固定
連結されている。接触子シリンダ15は絶縁管12の半
径方向外側に設けられた範囲において弾性的な接触子フ
ィンガー16を備えている。この接触子フィンガー16
の一方の側は例えばろう付けまたはかしめまたはプレス
によって接触子シリンダに固定連結されている。この接
触子フィンガー16は定格電流経路の一部である。接触
子フィンガー16の弾性端部は、消弧室が接続されたと
きに、円筒状に形成され中心軸線2に沿って移動可能な
導電性の定格電流接触子管17の外面に載る。それによ
って、定格電流接触子管17と接触子シリンダ15との
間で電流が確実に流れる。定格電流接触子管17は右側
において図示していないスライド接触子によって、消弧
室の同様に図示していない第2の電気接続部に固定連結
されている。
【0017】定格電流接触子管17は接触子シリンダ1
5寄りの側が誘電的に望ましく形成されている。この側
において定格電流接触子管17内には、導電性シリンダ
底18が形成されている。このシリンダ底18にはかご
形接触子8が導電的に成形されている。このかご形接触
子は焼損接触子構造体6の方に延びている。キャップ7
がシリンダ底18に固定され、絶縁管12が加熱領域1
3のこの側で、同様にシリンダ底18によって保持され
ている。加熱領域13は一般的に、環状隙間の形をした
間隔aに対して対称に配置されている。シリンダ底18
には貫通穴19が形成されている。この貫通穴は概略的
に示した逆止弁20によって閉鎖可能であり、それによ
って消弧室の遮断過程のときに加熱領域13に貯えられ
圧力付勢された加熱ガスが、この貫通穴19を通って逃
げることができない。
【0018】定格電流接触子管17内には、環状に形成
された圧縮領域21が設けられている。この圧縮領域2
1は一方ではシリンダ底18によって画成され、他方で
は固定された圧縮ピストン22によって画成されてい
る。圧縮ピストン22は定格電流接触子管17を案内
し、この定格電流接触子管は圧縮ピストン上で滑動し、
円筒状に形成されたこのスライド面は同時に、圧縮領域
21の半径方向外側を画成する。圧縮ピストン22の方
へ延びる管23はシリンダ底18上に圧力を漏らさぬよ
う成形されている。この管は圧縮領域21の半径方向内
側を画成している。
【0019】管23は圧縮ピストン22を支持するピス
トンロッド24の内部を滑動する。ピストンロッド24
に挿入されたスライドシール25は、この個所で圧縮領
域21をシールしている。圧縮ピストン22の外側の円
筒面に挿入されたスライドシール26は、この個所で圧
縮領域21をシールしている。スライドシール25,2
6は、対向接触子17が圧縮ピストン22またはピスト
ンロッド24に金属的に接触しないで、それによって圧
縮ピストン22を経て迷走電流が流れないように設計さ
れている。圧縮ピストン22には貫通穴27が形成され
ている。この貫通穴は概略的に示した逆止弁28によっ
て閉鎖可能であり、それによって消弧室の遮断過程のと
きに圧縮領域21内で発生する圧力付勢されたガスがこ
の貫通穴27を通って逃げることができない。逆止弁2
8が開放すると、圧縮領域21は消弧室領域29に接続
される。この消弧室領域は図示した接触子領域1を取り
囲み、図示していない消弧室ケーシングによって取り囲
まれている。管23の内部の領域30は、保持部材11
によって取り囲まれた領域31と同様に、消弧室領域2
9に接続されている。
【0020】図2は図1に対して幾分変形された接触子
領域1の実施の形態を示している。逆止弁20の範囲に
おいて加熱領域13内に、リング状に形成された案内薄
板32が設けられている。この案内薄板は焼損接触子構
造体5を同心的に取り囲み、場合によって逆止弁20を
通って流入する低温ガスを、加熱領域13に貯えられた
高温ガスによって渦流化させる。この案内薄板32は適
当な案内羽根またはガス流に影響を与えるその他の構成
要素を備えていてもよい。接触子領域1に所属する他の
構成要素は、図1に示した構成要素と同じように形成さ
れている。
【0021】図2に示した位置は、遮断過程のときの消
弧室を示している。先ず最初に、外側に位置する定格電
流経路が中断され、そして遮断電流が内側の電力電流経
路に方向を変える。遮断時に、電力電流経路に所属する
切換えピン3は、矢印33で示すように左側に移動し、
同時に定格電流経路に付設された定格電流接触子管17
は矢印34で示すように右側に移動する。接触子領域1
の図示位置では、切換えピン3は焼損接触子構造体5,
6またはかご形接触子8,10を既に架橋していない。
すなわち、電力電流経路は既に中断され、切換えピン3
によって起こったアーク35がかご形接触子8と10の
間で燃える。アーク35によって生じる高温ガスは一部
が両絶縁キャップ7と9の間の環状隙間36を通って加
熱領域13に流れる。
【0022】図3はアークが消えた後の遮断位置にある
消弧室を示している。この消弧室は、図2に示した接触
子領域に対して幾分変形された接触子領域1の実施形を
備え、逆止弁20の範囲において加熱領域13の内部
に、円錐台状に形成された案内薄板32が取付けられて
いる。この案内薄板は焼損接触子構造体5を同心的に取
り囲み、逆止弁20を通って流入する低温ガスを、加熱
領域13に貯えられたガスによって渦流化する。ここ
で、逆止弁20は開放状態にある。案内薄板32は適当
な案内羽根またはガス流に影響を与える他の構成要素を
備えている。接触子領域1に所属する他の構成要素は、
図1に示した構成要素と同じように形成されている。
図1〜3は、定格電流接触子管17と切換えピン3が移
動可能に形成された電力用遮断器を示している。定格電
流接触子管17と切換えピン3は一般的に、同じ速度で
反対方向に移動する。ヨーロッパ特許第0313813
号公報には、この移動を達する駆動装置を備えた電力用
遮断器が記載されている。しかし、定格電流接触子管1
7と切換えピン3がその都度の運転要求に適合して異な
る速度でかつ反対向きに作動する電力用遮断器を、比較
的に少ないコストで形成することができる。
【0023】更に、例えば比較的に小さな遮断出力が要
求され、低コストの電力用遮断器構造にとって充分であ
る場合には、電力用遮断器は1個のみの可動接触子を備
えることができる。図4には、このように簡略化したき
わめて低コストの電力用遮断器が示してある。原理的な
構造は図1に示した電力用遮断器と同じであり、切換え
ピン3が短く形成され、その尖端部4は接触子シリンダ
15の前縁部37から突出していない。切換えピン3は
接触子シリンダ15に導電的に固定連結されている。図
4の上側半部には、接触子領域1の接続状態が示してあ
る。図4の下側半部には接触子領域1の遮断状態が示し
てある。定格電流接触子管17はその遮断位置に右側へ
移動している。更に、図4の下側半部に示した電力用遮
断器では、変形例として案内薄板32が加熱領域13に
組み込まれている。その他の構成要素は図1に示した構
成要素と同じように形成されているので、ここで接触子
領域1についてこれ以上説明しない。2つの異なる電力
用遮断器にとって多数の部品が同じであることにより、
交換部品の管理をきわめて低コストで行うことができ
る。
【0024】図5は、本発明による電力用遮断器の加熱
領域13とアーク領域の間の連結部の第1の構造的詳細
例を示している。キャップ7と9の間の軸方向間隔aに
は、このキャップ7,9に固定された、温度に対して安
定性のある絶縁材料からなる穴あきリング38が充填さ
れている。このリング38はキャップ7または9に直接
成形してもよい。図5の右側部分に切断して示したリン
グ38は、ウェブ39の内側リムを備え、このウェブの
間に、半径方向に向いた貫通穴40が設けられている。
内側リムから離れたウェブ41の外側リムは通常は、内
側リムを同軸に取り囲み、ウェブ41が貫通穴40を覆
っている。ウェブ41の間には、半径方向に向いた貫通
穴42が設けられている。ウェブ39,41のこの配置
構造は、アーク領域からの熱放射とアークに起因する圧
力波が加熱領域13に直接作用せず、そこに高すぎる圧
力の上昇を生じないという利点がある。
【0025】図6は、外周に分配配置され互いにずれて
いる2列の穴43,44を備えたリング38を示してい
る。この穴43の中心軸線45と穴44の中心軸線46
は、交点47で交叉している。この交点は中心軸線2上
にある。各々の中心軸線45,46は中心軸線2に対し
て交叉角度αを有する。交叉角度αは好ましくは45〜
75°の範囲の値であるが、他の値も考えられる。特
に、中心軸線45,46は中心軸線2に対する交叉角度
が同じでなくてもよい。電力用遮断器の本実施の形態の
場合には、65°の交叉角度αが特に有利であることが
判った。この実施の形態の場合、穴43,44は円筒形
に形成されているが、図7に示すように円錐形に形成す
ることもできる。この実施の形態の場合、穴43,44
は加熱領域13の方へ拡がっている。そのほかは、図6
に示した穴と同じである。
【0026】図8は、外周に分配配置された2列の穴4
3,44を備えたリング38を示している。この場合、
穴43の中心軸線と穴44の中心軸線46は、中心軸線
2上にある交点47で交叉している。中心軸線45はそ
れぞれ、中心軸線2に対して交叉角度αをなしている。
中心軸線46はそれぞれ、中心軸線2に対して交叉角度
βをなしている。ここで、交叉角度βは交叉角度αより
も幾分小さい。この実施の形態は、加熱領域13が環状
隙間36に対して非対称に配置されているときに有利で
ある。この実施の形態では、環状隙間36の左側または
リング38の左側にある加熱領域13の部分は、右側部
分よりも幾分大きい。穴44の傾斜を大きくすると、高
温ガスが流入しやすくなるので、加熱領域13の上記非
対称の不所望な作用が少なくとも幾分補償される。これ
は、充填を改善し、加熱領域13の貯蔵能力を大きくす
ることになる。
【0027】図9のa〜cは、加熱領域13とアーク領
域の間の直接的な接続部の他の構造的な形成例を示して
いる。しかも、リング38を展開して示し、半径方向貫
通穴42の横断面の他の例を示している。この貫通穴は
中心軸線2から離れるように半径方向に向き、比較的に
小さな横断面を有する。貫通穴42の中心軸線は一般的
に、中心軸線2に対して垂直に配置されているが、直角
と異なる角度で中心軸線2と交叉していてもよい。その
際、リング38の異なる貫通穴42は異なる交叉角度を
有していてもよい。貫通穴42の流れ技術的に望ましい
実施形のために、流れ補助手段が使用される。
【0028】環状隙間36にリングが設けられていない
ときには、環状隙間36を半径方向に拡がるよに形成す
ると、流れ技術的に特に有利であることが判った。非常
に高い高温ガス圧力が発生するときには、環状隙間36
は半径方向に先細になるように形成される。環状隙間3
6を多数形成することが考えられるので、あらゆる運転
要求のために、環状隙間36の最適な形状が得られる。
【0029】図10はキャップ7,9の形状の一例を示
している。このキャップの互いに向き合った端面は面取
りされ、それによって環状隙間36が加熱領域13の方
へ拡がっている。円筒面としてして形成された、環状隙
間36の最も狭い個所の横断面積Q3 は、電力用遮断器
のその都度の要求に合わせて、一般的に次式の条件で表
される。
【0030】Q3 /(Q1 +Q2 )=0.8 ÷1.6 ここで、横断面積Q1 は、最も狭い個所のキャップ9の
内側開口の面積である。この場合、場合によっては、か
ご形接触子10の構造に応じて、この最も狭い個所はか
ご形接触子10の範囲にある。横断面積Q2 は最も狭い
個所のキャップ7の内側開口の面積である。この場合、
場合によっては、かご形接触子8の構造に応じて、この
最も狭い個所はかご形接触子8の範囲にある。上記の式
による条件は、他の変形例の貫通穴40,42と穴4
3,44を採寸する場合にも有利である。図10には、
電力用遮断器の場合に可能であるような、異なる大きさ
の横断面積Q1 ,Q2 が示してある。この場合、上記の
条件が当てはまる。
【0031】上記の電力用遮断器の変形例の場合には、
接触子領域1の範囲において接触子シリンダ15から接
触子フィンガー16と定格電流接触子管17を経て案内
される外側に位置する定格電流経路が設けられている。
比較的に小さな定格電流または短時間の電流負荷のため
に設計された電力用遮断器の場合には、この定格電流経
路は省略することができる。それによって、この電力用
遮断器は非常に安価となる。この場合、接触子領域1の
上記実施の際に例えば保持部材11からかご形接触子1
0と切換えピン3とかご形接触子8と管23を経て案内
される電力電流経路は同時に、定格電流を案内する。
【0032】例えばかご形接触子8に対して吹き消しコ
イルを直列に接続配置することが考えられる。吹き消し
コイルによって強要されるアーク35の回転は、アーク
領域内での高温ガスの高い圧力を生じる。これは特に、
電力用遮断器が非常に小さな電流を遮断するよう設計さ
れているときに有利である。なぜなら、回転によって、
アーク35の熱的な作用が強まるからである。
【0033】本発明による電力用遮断器を比較的に小さ
な遮断出力のために設計するときには、事情によって
は、加熱領域13と協働する圧縮領域21を省略するこ
とができる。従って、電力用遮断器の他の安価な変形が
生じる。作用を説明するために、図を幾分詳しく観察す
る。遮断の際には、常に先ず最初に定格電流経路が遮断
される。それに基づいて、遮断電流は電力電流経路に方
向を変える。その後で、切換えピン3は遮断運動の途中
で、焼損接触子構造体5,6のかご形接触子8と10の
間でアーク35を生じる。従って、アーク35の長さは
実質的に両かご形接触子8,10の間隔によって決定さ
れるので、この電力用遮断器の場合には、アーク長さの
大きな変動とそれに伴うアーク35の加熱出力の変動は
起こらない。従って、加熱領域13を採寸する場合、ア
ーク35の加熱出力が瞬時の電流密度に依存すると仮定
することができ、よって簡単に考慮することができる。
その結果、この電力用遮断器の遮断能力は予め比較的に
簡単に計算できるので、必要な開発試験の量やそれに必
要なコストが低減される。
【0034】遮断速度は、アーク35が切換えピン3の
尖端部4で短時間だけ燃えるように選択される。従っ
て、尖端部4は焼損痕跡を生じない。かご形接触子8,
10は非常に焼損しにくい材料から作られているので、
比較的に寿命が長い。従って、電力用遮断器は比較的に
希にメンテナンスすればよく、使用可能性が比較に高
い。
【0035】アーク35は切換えピン3の遮断運動のた
めに比較的に迅速にその最大長さ(この長さはほぼ、両
かご形接触子8,10の間の間隔によって決まる)に達
するので、接触子分離後短時間で、最大のアークエネル
ギーが、焼損接触子構造体5,6の間の範囲に設けられ
たアーク領域内の絶縁ガスの圧力付勢のために供され
る。アーク35はそれを取り巻く絶縁ガスを熱的に負荷
し、それによって短時間で消弧室のアーク領域内の圧力
を高める。圧力付勢された絶縁ガスは環状隙間36を通
って加熱領域13に流れ、そこで短時間貯蔵される。し
かし、圧力付勢された絶縁ガスの一部は一方では領域3
0を通って消弧室領域29に流れ、他方では領域31を
通って消弧室領域29に流れる。定格電流接触子管17
内にはピストンシリンダ装置が組み込まれている。この
ピストンシリンダ装置の圧縮領域21内で、遮断過程の
ときに絶縁ガスが圧縮される。この圧縮された新鮮な絶
縁ガスは、熱的に発生し圧力付勢された絶縁ガスに加え
て、貫通穴19を通って加熱領域13に流入する。
【0036】しかし、この流入は、加熱領域13の圧力
が圧縮領域の圧力よりも低いときにのみ行われる。これ
は例えば、接触子分離の前のとき、あるいは遮断電流の
電流零通過の前、あるいはアーク35の電流がアーク領
域を充分に加熱しないように弱いときに行われる。しか
し、大きな電流のアーク35はアーク領域を非常に強く
加熱するので、絶縁ガスの比較的に大きな圧力が加熱領
域13に発生すると、この大きな圧力の場合には先ず最
初に、ピストンシリンダ装置内で発生した圧縮ガスの流
入は行われない。加熱領域13内で、貯えられた圧力が
予め定めた限界値を上回ると、予め定められたこの限界
値を上回った後で、図示していない過圧弁が開放し、余
剰の圧縮圧力が消弧室領域29内に直接逃げる。圧縮領
域21内で、圧縮圧力が予め定めた限界値を上回ると、
予め定められたこの限界値を上回った後で、図示してい
ない他の過圧弁が開放し、余剰の圧縮圧力が消弧室領域
29内に直接逃げる。これにより、この範囲で、構成要
素の機械的な負荷能力を上回ることが確実に防止され
る。しかも、電力用遮断器が例えば比較的に小さな遮断
電流に設計されているときに、この過圧弁を省略するこ
とができる。
【0037】アーク領域に正圧が発生する間は、非常に
高温の絶縁ガスが領域30と31を通って消弧領域29
に流出する。流路横断面が類似形成されているので、両
ガス流が類似発生し、それによってアーク領域内で発生
した圧力はほぼ均一にかつ制御されて両側に流出する。
従って、アーク35を消弧するために加熱領域13内に
存在する高温ガスは、消弧につながる、アーク35の効
果的な吹き消しが行われるまで、圧力下で貯えられる。
【0038】アーク領域から領域31内への高温ガスの
流出は、切換えピン3によって制御可能である。なぜな
ら、切換えピン3と保持部材11の間の環状の流出横断
面が切換えピン3のストロークの増大につれて大きくな
るからである。更に、領域31を半径方向において画成
する保持部材11の壁は、ストロークに依存して所望の
最適な流出横断面が生じるように、形成可能である。
【0039】本発明による電力用遮断器の場合には、加
熱領域13が両焼損接触子構造体5,6に固定連結され
ているので、加熱領域13は常に同じであり、更に一般
的に環状隙間36に対して対称に位置決めされる。遮断
過程全体の間、すなわち、加熱相とアーク35の吹き消
しの間、この位置は変わらない。加熱領域13への高温
ガスの流入と、吹き消し相の間の加熱領域13からのガ
ス混合物の流出は、幾何学的形状が変わらないので、常
に同じように行われる。従って、電力用遮断器の環状隙
間36の範囲内の不安定な流れによって生じる、遮断能
力の変動が発生しない。環状隙間36の範囲内の、流れ
を改善するいろいろな手段は、遮断器のその都度の使用
場所の使用条件に、電力用遮断器を最適に適合させるこ
とができる。
【0040】本発明による電力用遮断器は、中間電圧範
囲の開閉装置のために特に適している。しかし、高い電
圧の要求に相応して、環状隙間36の寸法と、接触子シ
リンダ15と定格電流接触子管17との間隔を変更する
と、高電圧開閉装置でも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電力用遮断器の消弧室の第1の実
施の形態の接触子領域の、接続状態を示す概略断面図で
ある。
【図2】本発明による電力用遮断器の消弧室の第2の実
施の形態の接触子領域の、遮断状態を示す概略断面図で
ある。
【図3】本発明による電力用遮断器の消弧室の第3の実
施の形態の接触子領域の、遮断状態を示す概略断面図で
ある。
【図4】本発明による電力用遮断器の消弧室の第4の実
施の形態の接触子領域の、上側半部に接続状態を、下側
半部に遮断状態を示す概略断面図である。
【図5】本発明による電力用遮断器の加熱領域とアーク
領域の間の接続部の構造的な形成例を示す図である。
【図6】本発明による電力用遮断器の加熱領域とアーク
領域の間の接続部の構造的な他の形成例を示す図であ
る。
【図7】本発明による電力用遮断器の加熱領域とアーク
領域の間の接続部の構造的な他の形成例を示す図であ
る。
【図8】本発明による電力用遮断器の加熱領域とアーク
領域の間の接続部の構造的な他の形成例を示す図であ
る。
【図9】a,b,cは加熱領域とアーク領域の間の接続
部の構造的な他の形成例を示す図である。
【図10】加熱領域とアーク領域の間の接続部の他の形
成例を示す図である。
【符号の説明】
1 接触子領域 2 中心軸線 3 切換えピン 4 尖端部 5,6 焼損接触子構造体 7 キャップ 8 かご形接触子 9 キャップ 10 かご形接触子 11 保持部材 12 絶縁管 13 加熱領域 14 つば 15 接触子シリンダ 16 接触子フィンガー 17 定格電流接触子管 18 シリンダ底 19 貫通穴 20 逆止弁 21 圧縮領域 22 圧縮ピストン 23 管 24 ピストンロッド 25,26 スライドシール 27 貫通穴 28 逆止弁 29 消弧室領域 30,31 領域 32 案内薄板 33,34 矢印 35 アーク 36 環状隙間 37 前側縁部 38 リング 39 ウェブ 40 貫通穴 41 ウェブ 42 貫通穴 43,44 穴 45,46 中心軸線 47 交点 a 間隔 α,β 交叉角度 Q1 ,Q2 ,Q3 横断面積
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベネデイクト・レプフエ スイス国、8048 チユーリツヒ、ブツクハ ウザーストラーセ、18 (72)発明者 ローレンツ・ミユーラー スイス国、5412 ゲーベンシユトルフ、オ ーベルリーデンストラーセ、65 (72)発明者 マンフレート・ザイデル スイス国、5442 フイスリスバツハ、レー マツテンヴエーク、12

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの消弧室が、絶縁媒体を
    充填され、回転対称に形成され、中心軸線(2)に沿っ
    て延び、そして少なくとも一つの電力電流経路を有し、
    消弧室が中心軸線(2)上に設けられた、アーク領域を
    画成する少なくとも2個の焼損接触子構造体(5,6)
    を備え、この焼損接触子構造体が軸方向に互いに一定間
    隔をおいて離隔され、かつ電力電流経路内に設けられ、
    焼損接触子構造体がアーク領域に接続された加熱領域
    (13)と、接続状態で焼損接触子構造体(5,6)を
    導電的に接続する架橋接触子を備え、架橋接触子が中心
    軸線(2)に沿って延び、かつ焼損接触子構造体(5,
    6)の内部中央に設けられ、焼損接触子構造体(5,
    6)の間に環状隙間(36)が設けられている、電力用
    遮断器において、環状隙間(36)が焼損接触子構造体
    (5,6)を取り囲む、環状に形成された一定の加熱領
    域(13)に直接接続し、定格電流経路内にある可動の
    接触子が、アーク領域から完全に分離された範囲に配置
    されていることを特徴とする電力用遮断器。
  2. 【請求項2】 焼損接触子構造体(5,6)が定格電流
    接触子管(17)として形成された対向接触子の内部に
    配置されていることを特徴とする請求項1記載の電力用
    遮断器。
  3. 【請求項3】 加熱領域が、絶縁媒体に圧力を加える圧
    縮領域(21)に作用接続されていることを特徴とする
    請求項1または2記載の電力用遮断器。
  4. 【請求項4】 加熱領域(13)が焼損接触子構造体
    (5,6)の周りに同心的に配置され、加熱領域(1
    3)が環状隙間(36)に対して対称にまたは非対称に
    軸方向に延びるよう配置されていることを特徴とする請
    求項1〜3のいずれか一つに記載の電力用遮断器。
  5. 【請求項5】 加熱領域(13)が一方の焼損接触子と
    一緒に移動可能であることを特徴とする請求項1〜4の
    いずれか一つに記載の電力用遮断器。
  6. 【請求項6】 環状隙間(36)が開口を有する手段に
    よって閉鎖され、この開口が流れ状態を最適化するため
    にこの範囲に設けられていることを特徴とする請求項1
    〜5のいずれか一つに記載の電力用遮断器。
  7. 【請求項7】 環状隙間(36)の少なくとも一部が、
    電気絶縁材料からなるリング(38)によって閉鎖さ
    れ、このリングが開口として、ほぼ半径方向に向いた貫
    通穴(40,42)または穴(43,44)を備えてい
    ることを特徴とする請求項6記載の電力用遮断器。
  8. 【請求項8】 リング(38)が第1のウェブ(39)
    の内側のリムを備え、このウェブの間に半径方向に向い
    た第1の貫通穴(40)が設けられ、内側のリムから間
    隔をおいて、第2のウェブ(41)の外側のリムが設け
    られ、この第2のウェブの間に半径方向に向いた第2の
    貫通穴(42)が設けられ、この外側のリムが内側のリ
    ムを取り囲み、第2のウェブ(41)が第1の貫通穴
    (40)を被覆していることを特徴とする請求項6記載
    の電力用遮断器。
  9. 【請求項9】 リング(38)が円筒形または円錐形に
    形成された少なくとも2列の穴(43,44)を備え、
    この穴が外周に分配配置され、互いにずれており、穴の
    中心軸線(45,46)が中心軸線(2)上に交点(4
    7)を有し、中心軸線が互いに反対向きに傾斜し、それ
    ぞれ中心軸線(2)に対して同じ交叉角度(α)を有す
    ることを特徴とする請求項6記載の電力用遮断器。
  10. 【請求項10】 交叉角度(α)が45〜70°である
    ことを特徴とする請求項9記載の電力用遮断器。
  11. 【請求項11】 リング(38)が円筒形または円錐形
    に形成された少なくとも2列の穴(43,44)を備
    え、この穴が外周に分配配置され、穴の中心軸線(4
    5,46)が中心軸線(2)上に交点(47)を有し、
    中心軸線が互いに反対向きに傾斜し、中心軸線(2)に
    対して異なる交叉角度(α,β)を有することを特徴と
    する請求項6記載の電力用遮断器。
  12. 【請求項12】 環状隙間(36)の最も狭い個所の環
    状隙間(36)の開口の残りの横断面積(Q3 )が次の
    条件、すなわちQ3 /(Q1 +Q2 )=0.8÷1.6 を満
    たし、ここでは横断面積Q1 が最も狭い個所の焼損接触
    子構造体(6)の内側開口面積であり、横断面積Q2
    最も狭い個所の焼損接触子構造体(5)の内側開口面積
    であることを特徴とする請求項6〜11のいずれか一つ
    に記載の電力用遮断器。
  13. 【請求項13】 切換えピン(3)として形成された架
    橋接触子と、定格電流接触子管(17)が、同じ速度ま
    たは異なる速度で反対方向に移動可能であることを特徴
    とする請求項2〜12のいずれか一つに記載の電力用遮
    断器。
  14. 【請求項14】 架橋接触子が固定された接触子として
    形成され、定格電流接触子管(17)を備えた対向接触
    子が可動接触子として形成されていることを特徴とする
    請求項2〜12のいずれか一つに記載の電力用遮断器。
  15. 【請求項15】 高温絶縁媒体と新鮮絶縁媒体の混合を
    改善する手段が、加熱領域(13)において圧縮領域
    (21)との接続範囲に設けられていることを特徴とす
    る請求項3〜14のいずれか一つに記載の電力用遮断
    器。
  16. 【請求項16】 混合を改善する手段として、逆止弁
    (20)と協働する少なくとも1個の同心配置された案
    内薄板(32)が設けられ、この少なくとも1個の案内
    薄板(32)が円筒状または円錐台状に形成され、中心
    軸線(2)が案内薄板(32)の中心軸線と一致してい
    ることを特徴とする請求項15記載の電力用遮断器。
  17. 【請求項17】 焼損接触子構造体(5,6)の少なく
    とも一方に、吹き消しコイルが直列に接続されているこ
    とを特徴とする請求項1〜16のいずれか一つに記載の
    一つに記載の電力用遮断器。
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