CH654140A5

CH654140A5 - Hochspannungsleistungsschalter.

Info

Publication number: CH654140A5
Application number: CH951880A
Authority: CH
Inventors: Not-Duri Barth; Heinrich Dr Zimmermann; Thomas Gysel; Peter Leupp
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1980-12-23
Publication date: 1986-01-31
Also published as: DE3140466C2; DE3140466A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspamiungsleistungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Schalter ist etwa aus den Brown Boveri Mitt. 65 (1978) S. 234 bekannt.

Beim Ausschalten eines solchen Schalters wird der mit dem Zylinder der Kompressionsvorrichtung verbundene Kontakt axial verschoben, wodurch der Druck des Löschgases in dem durch die sich nahezu gasdicht überlappenden Kontakte und die Isolierstoffdüse begrenzten Volumen erhöht wird, so dass kurz nach der Kontakttrennung, noch bevor das Düsenengnis von den Kontakten freigegeben ist, eine Beblasung des Lichtbogens mit komprimiertem Löschgas einsetzen kann. Hierbei expandiert das Löschgas in das angetriebene, düsenförmig ausgebildete Schaltstück, wodurch eine Beblasung des zwischen den Kontakten gezogenen Lichtbogens erfolgt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei einem derartigen Schalter die Beblasung des Lichtbogens in der Anfangsphase nicht voll wirksam und dementsprechend auch die Ausschaltleistung nicht optimal ist.

Weitere Hochspannungsleistungssehalter mit einer beim Ausschalten erzeugten Löschgasströmung sind aus FR-A-2 417 173, FR-A-2 188 285, FR-A-2 242 768, FR-A-2 255 353 und US-A-4 207 447 bekannt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemässen Schalter zu schaffen, bei dem die Ausschaltleistung durch intensive Beblasung und verbesserten Gasaustausch zwischen Ausschaltlichtbogen und umgebendem Löschgas mit einfachen Mitteln erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Der erfindungsgemässe Schalter zeichnet sich dadurch aus, dass der Ausschaltlichtbogen bereits kurz nach der Trennung der beiden Abbrandkontakte wirksam doppelt beblasen wird, wodurch bereits in der Anfangsphase der Kontakttrennung eine gute Verwirbelung der heissen Lichtbogengase mit frischem Löschgas und eine hohe Ausschaltleistung erreicht wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Schalters ist darin zu sehen, dass der Abstand zwischen der Oberfläche der Isolierstoffdüse und dem Lichtbogen grösser als bei dem gattungsgemässen Schalter ist, wodurch eine thermische Belastung der Oberfläche der Isolierstoffdüse weitgehend vermieden wird, so dass im Stromnulldurchgang zwischen den Kontakten eine sehr hohe wiederkehrende Spannung anliegen kann, ohne dass Überschläge aufgrund einer thermisch überlasteten Isolierstoffdüsenoberfläche zu befürchten sind.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung in vereinfachter Form dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Schnitt durch die Kontaktanordnung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsleistungsschalters,

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Schnitt durch die Kontaktanordnung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsleistungsschalters, und

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Schnitt durch die Kontaktanordnung einer dritten Ausführangsform des erfindungsgemässen Hochspannungsleistungsschalters.

In allen Figuren ist die Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsleistungsschalters während des Ausschaltens dargestellt, wobei in der linken Hälfte jeweils diejenige Ausschaltphase dargestellt ist, in der sich die Kontakte bereits soweit voneinander getrennt haben, dass zwischen ihnen der Ausschaltlichtbogen brennt, wohingegen in der rechten Hälfte jeweils diejenige Ausschaltphase dargestellt ist, in der die beiden Kontakte gerade ausser Eingriff kommen.

In allen Figuren sind ein bewegliches 1 und ein feststehendes Schaltstück 2 dargestellt. Das bewegliche Schaltstück 1 weist einen Abbrandkontakt 3 und einen Hauptkontakt 4 auf, das feststehende Schaltstück 2 einen Abbrandkontakt 5 und einen über einen Steg 8 mit dem Abbrandkontakt 5 leitend verbundenen Hauptkontakt 6 auf. Der bewegliche Abbrandkontakt 3 ist als Düse, deren Engnis mit 7 bezeichnet ist, ausgebildet und ist starr mit einer Isolierstoffdüse 9, welche vorzugsweise aus Poly-tetrafluoräthylen besteht, verbunden. Die Isolierstoffdüse 9 ist an dem vom Düsenengnis 10 abgewandten Ende auf dem als Ringkolben 11 ausgebildeten beweglichen Teil einer Kompressionsvorrichtung befestigt. Der Ringkolben 11 ist mit dem von einem nicht dargestellten Antrieb bewegten Schaltstück 1 verbunden, und ist in einem Zylinder 12 geführt. Mit 13 ist ein Volumen bezeichnet, welches in der Einschaltstellung sowie in der in der rechten Hälfte der Fig. 1 dargestellten Ausschaltphase durch die Isolierstoffdüse 9 sowie die Abbrandkontakte 3 und 5 begrenzt ist. Der zwischen den sich trennenden Abbrandkontakten 3 und 5 gezogene Ausschaltlichtbogen ist mit dem Bezugszeichen 14 markiert, während die nach der Trennung der Abbrandkontakte 3 und 5 einsetzende Löschgasströmung mit 15 bezeichnet ist.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Hochspan-nungsleistungsschalters ist nun wie folgt:

In der nicht dargestellten Einschaltstellung des Schalters durchsetzt der feststehende Abbrandkontakt 5 das Düsenengnis 10 der Isolierstoffdüse 9 und sind die beiden Abbrandkontakte 3 und 5 derart miteinander in Eingriff, dass das Volumen 13 gasdicht gegenüber dem Inneren des beweglichen Abbrandkon-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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taktes 3 abgeschottet ist. Die beiden Hauptkontakte 4 und 6 sind miteinander in Eingriff.

Beim Ausschalten wird das bewegliche Schaltstück 1 nach unten bewegt, wodurch zunächst die beiden Hauptkontakte 4 und 6 voneinander getrennt, und der abzuschaltende Strom vom Dauerstrompfad auf den Abbrandkontaktpfad kommu-tiert wird. Gleichzeitig wird der mit dem beweglichen Kontakt 3 verbundene Kolben 11 in dem Zylinder 12 nach unten geführt. Da sich die gesamte Kontaktanordnung in einem Isoliergas, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid, befindet, wird hierdurch das unterhalb des Kolbens 11 befindliche Gas komprimiert. Da dieses Gas mit dem Volumen 13 in Verbindung steht, wird hiermit zugleich auch das im Volumen 13 vorgesehene Gas komprimiert. Ein Teil des komprimierten Gases strömt durch den zwischen Düsenengnis 10 der Isolierstoffdüse 9 und feststehendem Abbrandkontakt 5 befindlichen Ringspalt ab. Erreichen die Abbrandkontakte 3 und 5 die in der rechten Hälfte der Fig. 1 dargestellte Lage, so beginnt das komprimierte Gas nun auch durch den zwischen den beiden Abbrandkontakten 3 und 5 gebildeten Ringspalt ins Innere des düsenförmig ausgebildeten Abbrandkontaktes 3 zu strömen. Wie in der linken Hälfte von Fig. 1 dargestellt ist, wird der nach Aufhebung des Kontakteingriffes zwischen den beiden Abbrandkontakten 3 und 5 gebildete Lichtbogen 14 nun durch die Gasströmung 15 doppelt bebla-sen, wodurch eine besonders wirkungsvolle Verwirbelung der heissen Lichtbogengase mit frischem Löschgas und somit eine erhöhte Ausschaltleistung erreicht wird. Um bereits kurz nach der Kontakttrennung eine wirkungsvolle Doppelbeblasung zu erzielen, sind der Durchmesser des Abbrandkontaktes 5 und der Durchmesser des Engnisses 10 der Isolierstoffdüse 9 derart bemessen, dass die Fläche F2 des Ringspaltes zwischen Abbrandkontakt 5 und Engnis 10 der Isolierstoffdüse 9 mindestens 30% der Grösse der Durchtritts fläche Fi des Düsenengnisses 7 des beweglichen Abbrandkontaktes 3 beträgt.

Bei einem Schalter mit einem Durchmesser des feststehenden Abbrandkontaktes 5 von ca. 40 mm kann bei einer Ringspaltbreite zwischen 3 und 4 mm die Ausschaltleistung erheblich gegenüber einem Schalter mit gleichen Abmessungen, aber mit einem erheblich schmaleren Ringspalt erhöht werden. 5 Die Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters gemäss Fig. 2 weist zusätzlich noch das Merkmal auf, dass am feststehenden Abbrandkontakt 5 eine Verdickung 16 vorgesehen ist, deren Durchmesser dem Durchmesser des Düsenengnisses 10 der Isolierstoffdüse 9 entspricht. Diese Verdickung 16 io durchsetzt im eingeschalteten Zustand das Düsenengnis 10 der Isolierstoffdüse 9. Dieser Schalter weist zusätzlich noch den Vorteil auf, dass erst nach einer Vorkompressionsphase ein Ringspalt zwischen Düsenengnis 10 und Abbrandkontakt 5 gebildet wird. Dies bedingt einen geringeren Verbrauch an Lösch-15 gas und somit eine kleinere Dimensionierung der Kompressions-vorrichtung 11, 12 und des Antriebes.

In der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist am feststehenden Abbrandkontakt 5 ebenfalls eine Verdickung 16 vorgesehen, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser des Düsenengnisses 20 10 der Isolierstoffdüse 9 ist, hierbei weist jedoch die Verdik-kung 16 an ihrem dem beweglichen Abbrandkontakt 3 zugewandten Ende etwa denselbenn Abstand vom Düsenengnis 10 der Isolierstoffdüse 9 auf, wie die einander zugewandten Enden der Abbrandkontakte 3, 5 voneinander. Bei dieser Ausfüh-25 rungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsleistungs-schalters ergibt sich erst bei der Kontakttrennung zwischen der Verdickung 16 und dem Düsenengnis 10 der Isolierstoffdüse 9 ein Ringspalt, durch den komprimiertes Löschgas abströmen kann. Dies ist auf der rechten Seite von Fig. 3 dargestellt. 30 Durch diese zusätzlichen Massnahmen ergibt sich der Vorteil, dass erst im Zeitpunkt der Kontakttrennung komprimiertes Löschgas entweicht, was bedeutet, dass das gesamte zur Verfügung stehende komprimierte Löschgas ausschliesslich zur Beblasung des zwischen den Abbrandkontakten 3, 5 gezogenen 35 Ausschaltlichbogens zur Verfügung steht.

3 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Hochspamiungsleistungsschalter mit zwei relativ zueinander beweglichen und koaxial angeordneten Abbrandkontakten (3, 5), von denen der erste (3) düsenförmig ausgebildet und starr mit einer Isolierstoffdüse (9) verbunden ist, und der zweite (5) in der Einschaltstellung der Isolierstoffdüse (9) in deren Engnis (10) durchsetzt und ins Innere des ersten Abbrandkontaktes (3) eingreift, mit einer Vorrichtung zur Kompression von Löschgas, bei der ein bewegliches Teil (11) mit einem (3) der beiden Abbrandkontakte (3, 5) starr verbunden ist und mit eir nem durch die Isolierstoffdüse (9) und die beiden Abbrandkontakte (3, 5) begrenzten Volumen (13), in dem beim Ausschalten vor dem Trennen beider Abbrandkontakte (3, 5) komprimiertes Löschgas enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zweiten Abbrandkontaktes (5) und der Durchmesser des Düsenengnisses (10) der Isolierstoffdüse (9) derart bemessen sind, dass eine beim Ausschalten nach der Trennung der Abbrandkontakte (3, 5) vom Düsenengnis (10) der. Isolierstoffdüse (9) und dem zweiten Abbrandkontakt (5) begrenzte Ringfläche (F2) mindestens 30% der Grösse der Durchtrittsfläche (Fi) des Düsenengnisses (7) des ersten Abbrandkontaktes (3) aufweist.

2. Hochspamiungsleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Düsenengnisses (10) der Isolierstoffdüse (9) mindestens 3 mm grösser als der Durchmesser des zweiten Abbrandkontaktes (5) ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Hochspamiungsleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Abbrandkontakt (5) eine zylinderförmige Verdickung (16) vorgesehen ist, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser des Düsenengnisses (10) der Isolierstoffdüse (9) ist.

4. Hochspamiungsleistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung (16) an ihrem dem ersten Abbrandkontakt (3) zugewandten Ende etwa denselben Abstand vom Düsenengnis (10) der Isolierstoffdüse (9) aufweist, wie die einander zugewandten Enden der Abbrandkontakte (3,5) voneinander.