Flüssigkeitsarmer Leistungsschalter Flüssigkeitsarme Leistungsschalter für Hochspan nung werden ganz allgemein als Löschkammerschalter ausgebildet, bei welchen die durch den Schaltlichtbogen erzeugten Gase in mehr oder weniger stromabhängiger Weise eine den Löschvorgang begünstigende Flüssig keitsströmung bewirken.
Es sind auch zahlreiche Schal terbauweisen bekannt, bei denen sowohl vollständig starre, als auch unter überdruck sich ausdehnende Löschkammern zur Anwendung kommen, die mit einer zusätzlichen Pümpvorrichtung versehen sind,. welche Löschmittel in die Lichtbogenzone fördert. Solche Pump vorrichtungen können entweder durch die Druckwir kung der entstehenden Lichtbogengase (z.
B: Differen tialkolben oder Hilfslichtbogen) betätigt werden oder auch durch eine äussere Kraftquelle, besonders wenn verhältnismässig schwache induktive Ströme, deren selbsterzeugte Blaswirkung ungenügend ist, ebenfalls kurzzeitig abgeschaltet werden sollen.
Ferner ist schon vorgeschlagen worden, die Pumpvorrichtung unmittelbar mit dem beweglichen Schaltkontakt zu kuppeln, was eine einfache Bauweise ermöglicht; nur muss dann dafür ge sorgt werden, dass beim Schalten grosser Ströme der in der Löschkammer auftretende hohe Druck, der sich der Löschmittelförderung entgegenstellt, die Schaltbewe gung nicht wesentlich hemmt, was z. B. durch eine mit Rückschlag und Überdruckventilen versehene Umlei tung in der Pumpvorrichtung erreicht werden kann.
Bei Schaltern, die für Schnellwiedereinschaltung vorgesehen sind, und zwei- oder mehrmals die volle Leistung rasch hintereinander ausschalten müssen, ist eine sofortige Löschmittelerneuerung in der Lichtbogenzone nach je dem Ausschaltvorgang notwendig.
Das Schalten kapazitiver Ströme stellt ein besonde res Problem dar, weil die Löschung im ersten Strom nulldurchgang schon bei kleinen Öffnungsdistanzen er folgt und die wiederkehrende Spannung schon im Ver laufe der nächsten Halbwelle auf den doppelten Scheitel wert der Phasenspannung ansteigt und zu unerwünsch ten Rückzündungen führen kann, wenn nicht schon zu Beginn der Ausschaltbewegung die höchst mögliche di- elektrische- Festigkeit zwischen den sich- trennenden Kontakten durch Einspritzen von frischem Löschmittel gewährleistet wird,
wobei in- erster Linie eine Kavita- tionsbildung hinter der sich rasch- durch die Löschfiüs= sigkeit bewegenden Schaltstift-spitze- vermieden werden muss.
Wenn, wie bereits vorgeschlagen, von der Pump vorrichtung frische- Löschflüssigkeit aus einem- druck- freien Behälter, z: B. aus dem- zwischen der Schaltkam mer und dessen- äusserem Porzellanmantel- bestehenden Hohlraum angesaugt wird, so muss der Pumpkalben den vollen in der Löschkammer vorhandenen Druck über winden;
um Löschflüssigkeit fördern zu- können. Alle diese bekannten Massnahmen erfordern eine-verhältnis- mässig- grosse Antriebsenergie für- die Betätigung der Löschmittel-Pumpvorrichtung, was besonders bei Sehal tern für Höchstspannung, die mehrere gleichzeitig arbei tende Schaltkammern enthalten, nachteilig- ist.
Die nachstehend beschriebene Erfindung vermeidet diesen Nachteil; indem sie es ermöglicht, den in der Löschkammer- entstehenden Druck bei bestimmten Schaltverhältnissen und während eines Teils der Schalt bewegung so auszunützen, dass die von der Pumpvor- richtung aufzuwendende: Energie wesentlich kleiner wird, als wie es bei einer sonst gleichwertigen Löschmittelför- derung der Fall wäre:
Gegenstand der Erfindung ist ein flüssigkeitsarmer Leistumgsschafter mit einer starrem,, kombinierte Längs- uni Querblasung-bewirkenden Löschkammer;
deren Bo den die Schaltkammer in einen auch ein Luftvolumen enthaltenden und praktisch dem Querblasungsdruck ausgesetzten oberen Raum und in einen unteren Raum unterteilt, in welch letzterem eine mit dem beweglichen Schaltstift starr gekuppelte Pumpvorrichtung angeordnet ist, die mindestens bei der Ausschaltbewegung solange zusätzlich Löschflüssigkeit durch die Löschkammer presst; bis der Strom und die damit verbundene Druck differenz an der Pumpeinrichtung einen bestimmten Wert nicht übersteigt;
wobei als Merkmal die Ansang= seite der Pümpvorrichtung durch einen besonderen Ka nal mit dem oberen Schaltkammerraum verbunden- ist und die in den unteren Schaltkammerraum mündende Förderseite der Pumpeinrichtung durch eine im Lösch- kammerboden angeordnete Öffnung mit der Löschkam- mer in hydraulischer Verbindung steht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch die Schaltkammer eines flüssigkeitsarmen Leistungsschalters mit einer Pumpvorrichtung, die nur beim Ausschalten Löschmittel fördert. Fig. 2 zeigt im Schnitt den unteren Teil einer sonst gleichen Schaltkammer mit einer Pumpvorrich- tung, die sowohl beim Aus- als auch beim Einschalten eine gewisse Menge Löschflüssigkeit in die Lichtbogen zone fördern kann. In beiden Figuren sind nur die für die Erfindung wesentlichen Organe gezeichnet, während alle übrigen Teile des Schalters, d. h. der ganze Aufbau, z.
B. für Mehrfachunterbrechung mit den verschiedenen Isolatoren und dem Antrieb, nicht dargestellt sind.
In Fig. 1 ist 1 das druckfeste Gehäuse einer Schalt kammer, die oben durch einen mit einer kleinen Druck ausgleichsöffnung 2 versehenen Deckel 3 abgeschlossen ist. Der zu schaltende Strom fliesst vom Anschlussstück 4 über den feststehenden Kontakt 5 durch den beweg lichen Schaltstift 6 und über einen Gleitkontakt 7 zum andern Anschlussstück B.
Eine aus Isolierstoff beste hende Löschkammer 9 ist in bekannter Weise für Längs und Querblasung vorgesehen, und der Löschkammerbo- den 10 unterteilt die Schaltkammer in einen auch das Luftvolumen 11 enthaltenden oberen Raum 12 und in einen unteren Raum 13, in welchem eine Pumpvorrich- tung 14 angeordnet ist. Der untere Raum 13 ist ganz und der obere Raum 12 teilweise mit Löschflüssigkeit gefüllt.
Auf einer mit dem Schalterantrieb verbundenen Welle 15 sitzt ein Hebel 16, der mittels Laschen 17 und 18 den Schaltstift 6 und den Kolben 19 der Pumpvor- richtung gleichzeitig betätigt, so dass während der gan zen Schaltbewegung der Schaltstift mit der Pumpvorrich- tung starr gekuppelt ist. Der mit Löschflüssigkeit stets vollständig gefüllte untere Raum 13 der Schaltkammer ist durch Öffnungen 20 mit den ebenfalls unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden inneren Taschen und Ka nälen 21 der Löschkammer 9 verbunden.
Von der An saugseite 22 der an sich bekannten Pumpvorrichtung 14 führt ein besonderer Kanal 23, dessen oberer Teil vor zugsweise aus Isolierstoff besteht, durch den Löschkam- merboden 10 in den oberen Schaltkammerraum 12. Die Förderseite 24 der Pumpvorrichtung mündet nicht, wie es bereits bekannt ist, unmittelbar in die Lichtbogen löschzone, sondern in den untern Schaltkammerraum 13, so dass ausschliesslich frisches Löschmittel, z.
B. Öl, das frei von Schaltgasen ist, nach oben in die Löschkam- mer 9 gepresst werden kann. Der unterste Raum 38 kann wie üblich als Sumpf für die Aufnahme der anfal lenden Ölverunreinigungen ausgebildet sein. Fig. 1 zeigt den Schalter in der EIN-Stellung; in der Ausschaltstel lung befinden sich die bewegten Teile in der strichpunk tiert eingezeichneten Lage.
Der beschriebene Schalter wirkt in folgender Weise: Beim Ausschalten dreht sich die Welle 15 mit dem He bel 16 im Gegenuhrzeigersinn. Wenn sich der Schaltstift 6 nach unten bewegt, presst er durch Verdrängen Flüs sigkeit aus dem untern Raum 13 durch die Öffnungen 20 in Pfeilrichtung ins Innere der Löschkammer 9. So bald die Schaltstiftspitze 25 den feststehenden Kontakt 5 verlässt, bildet sich ein Unterbrechungslichtbogen, der je nach der augenblicklichen Stärke des Stromes, mehr oder weniger Löschflüssigkeit verdampft und einen ent sprechenden Druckanstieg in den Löschkammerräumen 20 und im untern Schaltkammerraum 13 bewirkt.
Gleichzeitig bewegt sich auch der Kolben 19 der Pump vorrichtung 14 nach unten und drückt nach Zurückle- gung eines gewissen Hubes von der im Zylinder 26 vor handenen Flüssigkeit eine bestimmte Menge durch die Öffnung 24 über ein Rückschlagventil 27 entweder in den untern Schaltkammerraum 13, wodurch auch fri sches Löschmittel in die Löschkammer 9 dringt; oder wenn der äussere Gegendruck im gegebenen Moment zu hoch ist, bei geschlossenem Rückschlagventil 27, durch ein Überdruckventil 29 und die Umleitung 30 wieder hinter den Kolben 19. Dadurch vermeidet man in be kannter Weise, dass bei grossem Lichtbogenstrom, d. h.
sehr hohem Druck in & x Löschkammer, die Sahafbewe- igang @durch die Pumpvorrichtung zu stark gebremst oder eine übermässige Antriebsenergie erforderlich wäre.
Das Überdruckventil 29 ist so eingestellt, dass es nicht anspricht, wenn der auftretende Druck genügt, um bei stromschwachen Schaltungen die für die Löschmit- telströmung notwendige Energie zu decken.
Beim Ausschalten von Strömen oberhalb einigen 100 A erreicht der Druck im Raume 13 vorübergehend, d. h. insbesondere während der Stromspitzen, einen Wert, der den im Pumpzylinder 26 herrschenden über steigt, wodurch die Ventile 27 und 28 schliessen und das Überdruckventil 29 anspricht, weil wegen des im obern Raum 12 vorhandenen Luftpolsters 11 der Druck im Kanal 22, 23 wesentlich niedriger ist.
Während dieser Zeit hört die Flüssigkeitsförderung in die Löschkammer mittels der Pumpvorrichtung vorübergehend auf und er folgt nur noch durch das weitere Eintauchen des Schalt stiftes 6 in den sonst abgeschlossenen untern Raum 13. Die von der Pumpvorrichtung während dieser Zeit spanne benötigte Energie muss also nur die am über- druckventil 29 eingestellte Druckdifferenz überwinden. Sobald der Strom wieder gegen Null absinkt, so fällt auch der Druck im Raum 13, und die Löschmittelförde- rung der Pumpe setzt ebenfalls wieder ein.
Auf diese Weise werden die in der Unterbrechungsstrecke gebilde ten Schaltgase augenblicklich durch frische, dem Raum 13 entströmende Löschflüssigkeit verdrängt, was jeg liche Kavitation hinter der Schaltstiftspitze verhindert und die bestmögliche dielektrische Festigkeit zwischen den sich trennenden Kontakten gewährleistet, so dass kapazitive Ströme bei weit höheren Spannungen rück zündungsfrei ausgeschaltet werden können, als wenn die Pumpvorrichtung 14 nicht vorhanden wäre.
Beim Abschalten von grossen Kurzschlussströmen erfolgt die Lichtbogenlöschung in ähnlicher Weise, nur sprechen die Ventile 27, 28, 29 schon unmittelbar nach der Kontakttrennung an.
Wenn nach einer Schnellwiedereinschaltung bei Kurzschluss eine zweite Ausschaltung rasch nachfolgt, so hat sich der durch die erste Schaltung im obern Raum 11, 12 entstandene Druck durch die kleine mit der Aus senluft in Verbindung stehende Öffnung 2 noch nicht abbauen können und herrscht auch im Verbindungs kanal 23 und auf der Ansaugseite 22 der Pumpvorrich- tung. Dadurch muss die Pumpvorrichtung für die Lösch- flüssigkeitsförderung nicht den vollen, im untern Raum 13 vorhandenen Druck überwinden, sondern nur die Druckdifferenz zwischen den Räumen 13 und 11,
ver mehrt um den Ansprechdruck des Ventils 29 und die Flüssigkeitsreibungswiderstände. Daraus ergibt sich ein wesentlich kleinerer Aufwand an Antriebsenergie gegen über Schaltern, bei denen die Ansaugseite der Pumpvor- richtung druckfrei ist.
Fig.2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Pumpvorrichtung 14 doppelwirkend konstruiert ist, in dem sie auch bei der Einschaltbewegung Löschflüssig- keit durch das Ventil 31 in den Raum 13 fördern kann. Wenn der Druck im Raum 13 einen gewissen Wert über schreitet, so schliessen die Ventile 31, 27, und der sich nach oben bewegende Kolben 19 drückt bei geschlosse nem Ventil 32 eine dem Hub entsprechende, im Zylinder 26 vorhandene Flüssigkeitsmenge durch das überdruck ventil 33 in den Ansaugraum 22 und durch das Ventil 28 hinter den Kolben in den Zylinder zurück, also ana log dem Vorgang beim Ausschalten, wie bereits bezüg lich Fig. 1 beschrieben.
In bekannter Weise dienen die Zylinderräume 34, 35 mit den Engpässen 36, 37 als hydraulische Stoss- dämpfer für die Endlagen des Kolbens 19 und verhin dern ein unzulässiges Überschwingen des Hebels 16 und des angekuppelten Schaltstiftes 6.