CH654692A5 - Hochspannungs-leistungsschalter mit einem in einer kapselung befindlichen elektronegativen loeschmittel hoher dichte bei ueberkritischem druck. - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsleistungsschalter gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Es ist bekannt, dass die Ausschaltleistung eines Schwefel-hexafluorid-Schalters dadurch erhöht werden kann, dass der Gasdruck des Schwefelhexafluorids erhöht wird. Bei Schaltern, welche Schwefelhexafluorid als lichtbogenlöschendes Mittel verwenden, kann der Gasdruck weit über den kritischen Druck des Schwefelhexafluorids von 37,6 bar bis auf 400 bar erhöht werden. Ein derartiger bei diesem relativ hohen Druck arbeitender Leistungsschalter ist in dem US-Patent 3 842 227 mit dem Titel «Leistungsschalter mit unter Druck stehender dielektrischer Flüssigkeit» beschrieben.

Es ist ebenfalls bekannt, Schwefelhexafluorid bei überkritischem Druck in Leistungsschaltern vom Puffertyp zu verwenden. Hierbei kann ein Einkolben-Schalter vom Typ wie er im US-Patent 4 009 358 unter dem Titel «Elektrischer Leistungsschalter für Wechselströme» beschrieben ist, verwendet werden. In diesem Gerät wird die Unterbrechung dadurch bewirkt, dass einer oder mehrere Kolben zur Bewegung gezwungen werden, während ein Paar von elektrischen Kontakten getrennt wird, um einen Lichtbogen hervorzurufen und um zur selben Zeit die Schwefelhexafluoridflüssigkeit zu zwingen, durch das Gebiet des Lichtbogens zu strömen, um die Lichtbogenlöschung zu beschleunigen.

Einkolbengeräte, welche Schwefelhexafluorid verwenden, sind bisher Gegenstand einiger Nachteile gewesen, insbesondere dann, wenn das Schwefelhexafluorid überkritische Temperatur aufweist und daher in seinem flüssigen Zustand ist. Demgemäss wird in solchen Geräten eine sehr hohe Antriebsenergie benötigt; eine extrem hohe Druckwelle wird während des Hoch-stromzustandes des Lichtbogens erzeugt; und nach einer Unterbrechung bei kleinen Strömen ist bei niedrigen Temperaturen eine verhältnismässig geringe dielektrische Festigkeit vorhanden. Für den Antriebsmechanismus wird eine grosse Energie benötigt, da die dielektrische Flüssigkeit bei superkritischen Drücken hohe Dichte und hohe Viskosität aufweist. Die beim

Unterbrechen grosser Ströme auftretende steile Druckwelle wird der geringen Kompressibilität des flüssigen Schwefelhexafluorids zugeschrieben.

Darüberhinaus kann beim Unterbrechen maximal zulässiger Ströme eine Druckwelle auftreten, welche mehrere tausend PSI erreicht, und dadurch ernsthafte mechanische Probleme im Schalter hervorruft. Andererseits tritt beim Unterbrechen extrem niedriger Ströme bei niedriger Temperaturen eine erhebliche Abnahme des Schwefelhexafluoriddruckes und demzufolge aufgrund der Ausdehnung des Schwefelhexafluoridvolumens während des Schaltvorganges eine Abnahme der dielektrischen Festigkeit auf.

Wird eine Zweikolbenanordnung verwendet, bei der die Kolben zu beiden Seiten der Unterbrecherkontakte angeordnet sind, so bleibt das Schwefelhexafluoridvolumen innerhalb des Schalters im Prinzip konstant, da im allgemeinen zu beiden Seiten der Kontakte gleiche Kolbendurchmesser verwendet werden. Daher wird in diesem Falle die dielektrische Festigkeit nach der Unterbrechung nicht abnehmen. Jedoch wird in diesem Falle das Problem der durch den Lichtbogen hervorgerufenen steilen Druckwelle noch ernster als beim Einkolbengerät sein. Darüberhinaus wird die für das Zweikolbengerät erforderliche Antriebsenergie immer noch sehr hoch sein.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Hochspannungsleistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich durch eine einfache Konstruktion auszeichnet und weniger Wartung als die bekannten Schalter erfordert, und gleichzeitig noch sehr schnell auf abzuschaltende Fehlerströme anspricht.

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

Der erfindungsgemässe Hochspannungsleistungsschalter weist folgende wesentliche Vorteile auf. Erstens vermindert er die erforderliche Antriebsenergie für den Antriebsmechanismus erheblich und zweitens vermindert er die beim Zünden des Lichtbogens auftretende Druckwelle. Dies deswegen, da die während des Zündens des Lichtbogens im Schwefelhexafluorid-medium befindliche Energie dem Medium entzogen wird und nützliche Arbeit verrichtet, einen Löschmittelstrom durch die sich trennenden Kontakte erzeugt und den beweglichen Kontakt auf seinem Weg in die Ausschaltstellung unterstützt.

Darüberhinaus kann aus dem Nachfolgenden ersehen werden, dass der neue Schalter den Vorteil hat, eine hohe Lebensdauer aufzuweisen, da die Kolben nicht durch einen harten Schlag bewegt werden müssen, wenn der Schalter unter normalen Laststrombedingungen geöffnet wird.

Schliesslich ist erkannt worden, dass die neue Vorrichtung selbstregulierend ist, wobei die Kolbenbewegung und daher die Änderung im Schwefelhexafluoriddruck an den zu unterbrechenden Strom angepasst werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wiedergegeben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen schematisch dargestellten bekannten Einkolbenschalter, bei dem Schwefelhexafluorid hoher Dichte bei überkritischem Druck verwendet wird,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen schematisch gezeichneten bekannten Schalter vom Zweikolbentyp, bei dem Schwefelhexafluorid bei überkritischem Druck verwendet wird, und

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Schnitt wieder, in dem schematisch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, bei der Differentialkolben von verschiedener Grösse entgegengesetzt zu beiden Seiten der Unterbrechungsstelle eines Schalters vom Puffertyp, welcher mit Schwefelhexafluorid von überkritischem Druck gefüllt ist, angeordnet sind.

In Fig. 1 ist ein bekannter Einkolbenschalter dargestellt, in dem Schwefelhexafluorid bei überkritischem Druck vorgesehen ist. Dieser Schalter weist insbesondere ein röhrenförmiges Isoliergehäuse 10 auf, welches an seinen beiden einander gegen5

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überliegenden Enden mit zwei metallischen Endverschlüssen 11 und 12 versehen ist. An dem Endverschluss 11 ist ein feststehendes Kontaktrohr 13 angebracht, während am Endverschluss 12 ein Zylinder 14 befestigt ist. Ein Kolben 15 ist leitfähig im Zylinder 14 vorgesehen und ist mit einer leitfähigen Antriebsstange 16 verbunden, welche in Richtung des Pfeils 17 bewegbar ist, um den Schalter in die Ausschaltstellung zu bringen. Der Kolben 15 erweitert sich aus einem beweglichen Kontakt 18, welcher in einer Isolierstoffdüse 19 enthalten ist, welche ihrerseits am linksseitigen Ende des Zylinders 14 befestigt ist. Die Antriebsstange 16 kann als Geräteanschluss ausgebildet sein und ist mit dem beweglichen Kontakt 18 verbunden.

Der Zylinder 14 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen, welche Öffnungen 20 bis 23 umschliessen, welche es der Löschmittelströmung gestatten, in das im Zylinder 14 enthaltene und durch den Kolben 15 und den Endverschluss 12 begrenzte Volumen hinein- oder herauszutreten. Die Düse 19 ist durch einen ringförmigen Spalt 25 zum Ende der beweglichen Kontaktanordnung 13 beabstandet. Das gesamte Innere des Gehäuses 10 ist mit Schwefelhexafluorid von überkritischem Druck gefüllt, so dass dieses normalerweise im flüssigen Zustand vorliegt.

Üblicherweise verläuft der Strompfad durch die Stange 16 zum Kontakt 18 und dann durch den feststehenden Kontakt 13 zu einem Anschluss wie etwa dem Anschluss 26, der sich aus dem Endverschluss 11 hinauserstreckt. Beim Öffnen des Schalters wird die Antriebsstange 16 wie durch den Pfeil 17 angedeutet ist nach rechts bewegt, so dass der Kolben 15 und der bewegliche Kontakt sich beide nach rechts bewegen. Während di-ser Bewegung wird das rechts vom Kolben 15 gelegene Volumen reduziert, so dass Löschmittel durch die Öffnungen 20 bis 23 in Richtung der Pfeile 30 und 31 herausgetrieben wird, um auf diese Weise die Schwefelhexafluoridflüssigkeit aus dem Zylinder 14 zu bewegen und in den Spalt 25 und durch den zwischen den sich trennenden Kontakten 13 und 18 gezogenen Lichtbogen und dann zurück in das rechts vom Kolben 15 befindliche zunehmende Volumen zu treiben.

In der bekannten Anordnung gemäss Fig. 1 und wie vorher bereits erwähnt wurde, könnte der Druck des Schwefelhexafluorids 400 bar sein, so dass das Löschmedium hochviskos ist und eine hohe Dichte aufweist. Daher ist eine sehr hohe Energie erforderlich, um den Kolben 15 während eines Schaltvorganges nach rechts zu bewegen. Darüberhinaus wird aufgrund des zwischen den sich trennenden Kontakten 13 und 18 gezogenen Lichtbogens eine extrem hohe Druckwelle erzeugt, so dass ein äusserst hoher Druck in der Löschkammer auftritt. Dieser Druck kann einige Hundert bar erreichen. Darüberhinaus kann der Schwefelhexafluoriddruck in der Kammer aufgrund der vo-lumetrischen Ausdehnung des Schwefelhexafluorids in den links vom Kolben 15 gelegenen Raum abnehmen, und dadurch zu einer Abnahme der dielektrischen Festigkeit führen, wenn die Unterbrechung bei kleinem Strom und niedriger Temperatur stattfindet.

Um einige der vorgenannten Probleme zu lösen, hat der Stand der Technik bereits eine Anordnung des schematisch in Fig. 2 dargestellten Typs verwendet, bei dem eine Zweikolbenanordnung vorgesehen ist. Daher besteht die Löschkammer gemäss Fig. 2 aus einem Isolierstoffzylinder 40, an dessen beiden Stirnseiten leitfähige Zylinder 41 und 42 befestigt sind. Eine Zweikolben Vorrichtung ist vorgesehen. Diese Zweikolbenvor-richtung besitzt Kolben 43 und 44, welche gleiche Durchmesser aufweisen und welche gegeneinenander mittels Stangen 45 und 46 fixiert sind. Schwefelhexafluorid von überkritischem Druck ist zwischen den beabstandeten Kolben 43 und 44 vorgesehen. Diese Kolben bewegen sich in Zylindern, welche durch die Röhren 41 und 42 gebildet werden.

Eine Antriebsstange 50 ist nun mit dem Kolben 44 verbunden und ist wie durch den Pfeil 51 dargestellt nach rechts bewegbar, um den Leistungsschalter anzutreiben. Die Kontakte des Schalters gemäss Fig. 2 umfassen eine feststehende Kontaktanordnung 60, welche einen äusseren Nennstromkontakt 61 und einen zentralen Abbrandkontakt 62 aufweist. Die 5 bewegliche Kontaktanordnung besteht aus einem beweglichen Kontakt 63, welcher über eine Druckfeder 64 mit einem inneren Anschlag 65 in Verbindung steht. Der bewegliche Kontakt 63 wird vom feststehenden Kontakt 60 durch die am Kontakt 63 wirkende Differentialkraft getrennt, welche dann erzeugt wird, io wenn die Kolben 43 und 44 sich nach rechts bewegen.

In der Anordnung gemäss Fig. 2 bleibt das Volumen des Schwefelhexafluorids im Schalter im Prinzip konstant und tritt keine Abnahme der dielektrischen Festigkeit beim Schalten auf. Jedoch ist das beim Zünden des Lichtbogens auftretende 15 Problem der Druckwelle viel ernster als im Fall der Vorrichtung gemäss Fig. 1. Darüberhinaus sind die Anforderungen an die Antriebsenergie für die Vorrichtung gemäss Fig. 2 obzwar geringen als für eine Vorrichtung gemäss Fig. 1, immer noch sehr hoch.

20 Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist schematisch in Fig. 3 angegeben. In dieser Figur ist die gesamte Schalteranordnung zwischen Endplatten 70 und 70a gestützt dargestellt, wobei ein durch die gestrichelte Linie 71 schematisch gezeichnetes Gehäuse die gesamte Anordnung umfasst und 25 von der Endplatte 70 getragen ist. Das Innere des durch die gestrichelte Linie schematisch dargestellten Gehäuses kann mit Schwefelhexafluorid von niedrigem Druck geführt werden.

Als Stäbe ausgebildete Stützisolatoren, welche die Isolierstoffstangen 72 und 73 umfassen, sind in geeigneter Weise mit 30 der Endplatte 70 verbunden und nehmen einen leitfähigen Ring

74 auf. In ähnlicher Weise tragen mit der Endplatte 70a verbundene Isolatoren 72a und 73a einen leitfähigen Ring 78. Der leitfähige Ring 74 einerseits ist mit einem leitfähigen Zylinder

75 verbunden. Der leitfähige Zylinder 75 ist in einem Isolier-35 Stoffzylinder 76 angebracht, welcher seinerseits an seinem unteren Ende einen leitfähigen Zylinder 77 aufnimmt. Das untere Ende des Zylinders 77 nimmt zwecks Vervollständigung der feststehenden Anordnung den leitfähigen Ring 78 auf. Das Innere des Isolierstoffzylinders ist ein abgedichtetes Volumen und

40 ist mit SF6 von hoher Dichte und überkritischem Druck beispielsweise 70 bar, gefüllt. Elektrische Anschlüsse 79 und 80 sind der Reihe nach mit den Ringen 74 und 78 verbunden und dienen als Schalteranschlüsse.

Zwei Kolben 81 und 22 sind der Reihe nach in den Zylin-45 dern 75 und 77 angeordnet und stellen den Differentialkolben gemäss der vorliegenden Erfindung dar. Die einander gegenüberstehenden Stirnflächen der Kolben 81 und 82 sind dem im Zylinder 76 befindlichen SF6 von hoher Dichte ausgesetzt und begrenzen dessen Volumen. Der Kolben 81 hat einen grösseren so Durchmesser als der Kolben 82. Beispielsweise kann der Kolben 81 einen Durchmesser von 0,14 m und der Kolben 82 einen Durchmesser von 0,11 m haben. Die Kolben können entweder aus leitfähigem oder isolierendem Material hergestellt werden.

Die Kolben sind mit geeigneten Gleitdichtungen versehen, so 55 dass sie leicht in den Zylindern 75 und 77 gleiten können. Die Dichtungen sind derart beschaffen, dass sie den kritischen Druck der im zylindrischen Volumen zwischen den Kolben 81 und 82 befindlichen Schwefelhexafluoridflüssigkeit wiederstehen.

60 Um die Kolben derart miteinander zu verbinden, dass sie sich gemeinsam in axialer Richtung bewegen können, wird der Kolben 81 mit einem Zylinder 90 verbunden, welcher an seinem einen Ende einen Flansch 91 aufweist. Dieser Flansch 91 ist mechanisch mit mehreren länglichen Isolierstoffstangen verbun-65 den, worunter sich die Stangen 92 und 93 befinden. Die unteren Enden der Stangen 92 und 93 sind mit einem Abschlussringteil 94 verbunden, welches seinerseits eine längliche Röhre 95 aufnimmt, die fest mit dem Kolben 82 verbunden ist. Wenn daher

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das Teil 90 in axialer Richtung bewegt wird, werden sich auch die Kolben 81 und 82 gleichzeitig über dieselbe Distanz bewegen.

Eine zwischen der Oberseite des Kolbens 81 und der Unterseite der Platte 70 angeordnete Druckfeder 100 presst den Kolben 81 und die gesamte Kolbenanordnung, einschliesslich der Kolben 81 und 82, nach unten und wirkt der Differentialkraft auf die Kolben entgegen, welche durch den auf die Kolben 81 und 82 einwirkenden Druck der Schwefelhexafluoridflüssigkeit hervorgerufen wird. Wenn der Kolben 81 aus leitfähigem Material hergestellt ist, muss zwischen der metallischen Feder 100 und dem Kolben 81 eine elektrische Isolierung vorgesehen sein. Anstelle der mechanischen Feder kann selbstverständlich auch . eine kolbenartig ausgestaltete pneumatische Feder verwendet werden. Die Teile 90, 91, 94 und 95 können aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein.

Eine in Richtung des Pfeiles 102 bewegliche, aus Isolierstoff hergestellte Antriebsstange 101 ist durch eine Dichtung in der Platte 70 geführt und bewegt sich längs der Achse der Schalteranordnung. Diese Stange 101 durchsetzt die Platte 70 mit Hilfe einer geeigneten Dichtungsanordnung, welche die axiale Bewegung der Stange 101 gestattet, ohne dass Schwefelhexafluorid-gas von niedrigem Druck austreten kann. Diese Stange 101 tritt dann durch den Kolben 81, gegen den es durch eine Dichtungsanordnung 103 abgedichtet ist, welche eine axiale Bewegung der Antriebsstange relativ zum Kolben 81 gestattet, ohne dass dielektrische Flüssigkeit hindurchtreten kann.

Das Kontaktsystem des Schalters umfasst einen beweglichen Kontakt 110, welcher einen zylindrischen oberen Teil 111 aufweist, der mit der Antriebsstange 101 verbunden ist. Durch die Bewegung der Antriebsstange 101 in axialer Richtung wird daher auch der bewegliche Kontakt 110 relativ zum Schalter in axialer Richtung bewegt. Der bewegliche Kontakt 110 weist einen zentral angeordneten und von einem geeigneten Stützer getragenen Abbrandkontaktteil 112, einen äusseren, zylinderförmigen Nennstromkontaktteil 113 und einen zentral angeordneten Abbrandkontaktteil 114 auf, welcher durch eine im Zentrum des beweglichen Kontaktes angeordnete Gasströmungsdüse 115 hindurchführt. Kanäle 116 und 117 ermöglichen es, dass die Flüssigkeitsströmung durch die Düse 115 und durch das Zentrum des beweglichen Kontaktes hindurchströmen kann.

Eine feststehende Kontaktanordnung 120 ist auf der Oberseite des leitfähigen Zylinders 77 angebracht und besteht aus einem äusseren zylinderförmigen Nennstromkontakt 121 und einem zentral angeordneten Abbrandkontaktteil 122. In Fig. 3 ist der Nennstromkontaktteil 121 in Eingriff mit dem Nennstromkontaktteil 113, während der Abbrandkontakt 122 mit dem Abbrandkontaktteil 114 des beweglichen Kontaktes 110 in Eingriff ist. Im stationären Kontakt 120 sind ebenfalls mehrere Flüssig-keitsströmungsöffnungen vorgesehen, worunter sich die Öffnungen 130 und 131 befinden.

Der Stromweg durch den Schalter ist durch den Gleitkontakt 140 bestimmt, welcher gleitenden Kontakt zum oberen zylinderförmigen Körper des beweglichen Kontaktes 110 gibt. Daher verläuft ein Strompfad vom Anschluss 79 durch den leitfähigen Ring 74, den leitfähigen Zylinder 75, den Kontakt 140, den beweglichen Kontakt 110, die Nennstromkontakte 113 und 121, den leitfähigen Zylinder 77, den leitfähigen Ring 78 und den Stromanschluss 80.

Beim Öffnen des Leistungsschalters werden die Antriebsstange 101 und gleichzeitig der bewegliche Kontakt 110 nach oben bewegt. Hierdurch wird unmittelbar die Trennung der Nennstromkontakte 113 und 121 bewirkt, wonach eine Trennung der Abbrandkontakte 114 und 122 eintritt. Danach wird der Lichtbogen vom Abbrandkontakt 114 auf den Hauptab-brandkontakt 112 übertragen. Der Lichtbogen wird schliesslich durch die Strömung der lichtbogenlöschenden Schwefelhexafluoridflüssigkeit zum Erlöschen gebracht, wobei die Strömung in der nachfolgend beschriebenen Weise verursacht wird.

Um Stromschwankungen während der Unterbrechung auszuschalten, sind an der Unterseite des leitfähigen Zylinders 75 mehrere Durchflusskanäle vorgesehen, unter denen sich die Öffnungen 151 und 152 befinden. Wenn der bewegliche Kontakt 110 seine obere Position erreicht, sind die Kanäle 151 und 152 sowie alle anderen sich am äusseren Rand der Unterseite des Zylinders 75 befindlichen Kanäle blockiert. Entsprechend wird auch der Kanal durch das im Zylinder 75 befindliche Eng-nis 153 blockiert sein, wenn der bewegliche Kontakt 110 in seiner oberen, der Ausschaltstellung des Schalters entsprechenden Position befindet.

Sobald ein Fehler auftritt, wird der Antrieb sofort eingeschaltet, um eine aufwärtsgerichtete Bewegung der Antriebsstange 101 zu bewirken, wodurch der bewegliche Kontakt 110 vom feststehenden Kontakt 120 getrennt wird. Hierdurch wird unmittelbar ein Lichtbogen im Bereich zwischen den Abbrand-kontakten 122 und 114 gezogen. Da die Lichtbogenenergie das Schwefelhexafluoridmedium aufheizt, nimmt der Druck im Schwefelhexafluorid zu und erzeugt unterschiedliche Kräfte auf den Oberflächen der Kolben 81 und 82, welche entgegengesetzt zu beiden Seiten des Lichtbogens angeordnet sind. Diese unterschiedlichen Kräfte wirken sich wegen der verschieden grossen Kolbenoberflächen auf die bewegliche Kolbenanordnung aus. Diese Kräfte drücken die Kolbenanordnung nach oben und erfüllen im Endeffekt gleichzeitig drei Funktionen. Erstens wird das Schwefelhexafluorid durch die Düse 115 gedrückt, um die Löschung des Lichtbogens beim Lichtbogenstrom Null zu unterstützen. Zweitens dehnt sich das gesamte Schwefelhexafluo-ridvolumen zwischen den Kolben 81 und 82 aus, um die beim Zünden des Lichtbogens auftretende Druckwelle zu vermindern. Drittens wird die Feder 100 durch die Bewegung der Kolbenanordnung aufgeladen und auf diese Weise mechanische Energie in der Feder gespeichert.

Nach Unterbrechung des Lichtbogens geht der Druck des Schwefelhexafluorids auf den Wert zurück den er vor Zündung des Lichtbogens hatte, und die Feder 100 bringt die Kolben in ihre ursprüngliche Lage zurück.

Der bewegliche Kontakt wird nachfolgend durch den Antrieb wieder in die Einschaltposition zurückgeführt, wobei die Antriebsstange so lange nach unten geführt wird, bis Kontakteingriff erfolgt.

In Fig. 3 ist ferner zu beachten, dass ein stossabsorbierender Ring 150 aus geeignetem Material oberhalb des Flansches 91 vorgesehen ist, um die bewegliche Kolbenanordnung aufzuhalten und um dessen Energie zu absorbieren, wenn diese Anordnung seine Endstellung erreicht.

In der Vorrichtung gemäss Fig. 3 wird die Grundstellung der die Kolben 81 und 82 umfassenden Kolbenanordnung durch das Gleichgewicht zwischen der Kraft der Rückstellfeder 100 und der bei Nichtvorhandensein eines Lichtbogens aufgrund des normalen Druckes des Schwefelhexafluorides an den Kolben 81 und 82 wirkenden Differentialdruckkraft bestimmt.

Ein hauptsächlicher Vorteil der Anordnung gemäss Fig. 3 ist, dass die Energie sowohl für den Antrieb und das Rücksteilen der Kolben 81 und 82 als auch die Kraft, das Schwefelhexafluoridmedium durch die sich trennenden Kontakte zu zwingen, durch den Lichtbogen beliefert werden. Dies vermindert die für Antriebsmechanismus benötigte Energie letztlich auf denjenigen Teil, der benötigt wird, um das anfänglichen Öffnen zu bewirken, und um den beweglichen Kontakt zurückzuführen. Aufgrund des kurzen Hubes (welcher lediglich 0,04 m sein kann) und der schmalen Masse (welche lediglich 200 g sein kann) des beweglichen Kontaktes, wird für die Antriebsenergie lediglich ein Bruchteil der zum Antrieb der bekannten Schalter gemäss den Fig. 1 und 2 erforderlichen Energie benötigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass

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das System selbstregulierend ist. Daher werden das beim Zünden des Lichtbogens auftretende Problem der Hochdruckwelle und die beim Abschalten extrem kleiner Ströme bei niedrigen Temperaturen auftretende Abnahme der dielektrischen Festigkeit vermieden. Die sich selbst regulierende Eigenschaft lässt sich aus der Wirkungsweise der Vorrichtung verstehen, da der beim Zünden des Lichtbogens auftretende Druckanstieg die Kolbenanordnung einschliesslich der Kolben 81 und 82 nach oben drückt. Die beständig zunehmende Federkraft der Feder 100 ist der Aufwärtungsbewegung der Kolben entgegengerichtet und ist auch jedem Bestreben nach einer Verminderung des erzeugten Druckanstieges entgegengerichtet, wenn der Kolben 81 sich aufwärtsbewegt und das Schwefelhexafluoridvolumen expandiert. Der Gleichgewichtszustand wird erreicht, wenn die verschiedenen Kräfte einander aufheben. Die Kolben 81 und 82 werden langsamer und halten unabhängig davon, ob die Kolben ihren maximalen Hub erreichen, an.

Wenn eine Unterbrechung bei maximalem Strom durchgeführt werden soll, so bewegen sich die Kolben 81 und 82 bis zu ihrer maximalen Hubhöhe und erzeugen eine zur Aufnahme und Verminderung der durch das Zünden des Lichtbogens verursachten Druckwelle ausreichende maximale Ausdehnung des Schwefelhexafluoridvolumens. Ist jedoch ein extrem kleiner

Strom zu unterbrechen, so tritt kein bemerkenswerter Abfall im Schwefelhexafluoriddruck auf und folglich wird auch keine bemerkenswerte Abnahme der dielektrischen Festigkeit auftreten. Dies kommt daher, weil das Volumen der Schwefelhexafluorid-s flüssigkeit beim Öffnen des beweglichen Kontaktes 110 nur sehr wenig ausgedehnt wird, und da ausserdem eine Abnahme im Schwefelhexafluoriddruck die an den Kolben 81 und 82 wirkenden Kräfte aus dem Gleichgewicht bringt und die Kolben zu einer abwärtsgerichteten Bewegung veranlasst, wodurch io das Schwefelhexafluoridvolumen derart reduziert wird, dass der durch das Kontaktöffnen bewirkte Effekt kompensiert wird.

Ein zusätzlicher Vorteil der neuen Schalteranordnung gemäss der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die mecha-i5 nische Lebensdauer des Schalters zunimmt und dass der Schalter weniger Wartung erfordert als die zur Zeit existierenden Schalter. Dies beruht darauf, dass der Kolbenhub in Abhängigkeit vom zu unterbrechenden Strom variiert. Daher werden sich die Kolben nur dann wesentlich bewegen, wenn ein Fehler auf-2o tritt, und werden sich nicht bewegen, wenn ein normal bemessener Strom zu unterbrechen ist. Auf diese Weise wird die gesamte Anzahl an Schaltoperationen reduziert, wodurch eine Zunahme der Lebensdauer des Gerätes erreicht wird.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (5)

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1. Hochspannungsleistungsschalter mit einem in einer Kapselung befindlichen elektronegativen Löschmittel hoher Dichte bei überkritischem Druck, mit in der Kapselung angeordneten und in axialer Richtung trennbaren Kontakten und mit zwei starr miteinander verbundenen und auf jeweils einer Seite dem Löschmittel ausgesetzten und axial veschieblichen Kolben zur Erzeugung einer Beblasung eines Schaltlichtbogens bewirkenden Löschmittelströmung sowie mit einem Antrieb zur Trennung der Kontakte und zur Erzeugung des Schaltlichtbogens, dadurch gekennzeichnet, dass der eine (81) der beiden Kolben (81, 82) eine grössere dem Löschmittel ausgesetzte Fläche aufweist als der andere (82) der beiden Kolben (81, 82), so dass die durch den Schaltlichtbogen erzeugte Energie die Kolben (81, 82) bewegt und das Löschmittel durch die Zone des Schaltlichtbogens treibt, und dass die Kolben (81, 82) unter dem Einfluss eines in axialer Richtung wirkenden Kraftspeichers (100) stehen.

2. Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (81, 82) zylinderförmig sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Löschmittel Schwefelhexafluorid ist.

4. Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (115) vorgesehen ist, welche einen Durchgang für die Löschmittelströmung durch den Schaltlichtbogen begrenzt.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass ein feststehender (120) und ein beweglicher Kontakt (110) vorgesehen sind, und dass der bewegliche Kontakt (110) mit einer Antriebsstange (101) verbunden ist.