DE1931094B2

DE1931094B2 - Druckgasschalter der Säulenbauart

Info

Publication number: DE1931094B2
Application number: DE1931094A
Authority: DE
Inventors: Dieter Fislisbach Floessel (Schweiz)
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1969-06-18
Filing date: 1969-06-19
Publication date: 1979-04-19
Also published as: CH501304A; DE1931094A1; NL7008754A; NL162237B; NL162237C; FR2052565A5; DE1931094C3; GB1308239A; DE6924553U; JPS508182B1; SE357095B; US3678234A

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter der Säulenbauart mit geschlossenem Gaskreislauf, insbesondere mit SF₆ als Löschmittel, mit einem auf Hochspannungspotential angeordneten Bereitschaftsbehälter für das Hochdruckgas, das der Lichtbogenlöschung und gegebenenfalls auch dem Antrieb der beweglichen Schaltstücke dient, mit einem Vorratsbehälter auf Erdpotential, der mit dem Bereitschaftsbehälter mittels einer Druckgasleitung großen Querschnitts verbunden ist, mit einem Niederdruckbehälter und mit einem vom Differentialdruck zwischen dem Druckgas im Vorratsbehälter und im Niederdruckbehälter gesteuerten Kompressor, der Druckgas aus dem Niederdruckbehälter in den Vorratsbehälter fördert.

Aus der DE-AS 12 23 018 ist ein Druckgasschalter mit einem auf Hochspannungspotential liegenden Hochdruckbehälter und einer von diesem vertikal nach unten zu geerdeten Teilen führenden Isolierstoffrohrleitung großen Querschnitts bekannt Bei diesem Druckgasschalter geht es vor allein darum, die elektrische Beanspruchung dieser Isolierstoffrohrleitung möglichst klein zu halten. Die Schalterköpfe werden hierbei von den oberen Enden aufrecht stehender Stützisolatoren getragen, deren untere Enden auf einem horizontal verlaufenden Grundrahmen befestigt sind. Dieser besteht uus mehreren schweren Stahlträgern, die einen längs verlaufenden Hochdruckgasspeicher für Schwefelhexafluoridgas (SF₆) und einen Kompressor tragen. Die aufrecht stehenden Stützisolatoren dienen hierbei als Übertragungsmittel für Gas von verhältnismäßig niedrigem Druck aus dem jeweiligen Innenraum der Schalterköpfe nach unten und über eine Verbindung in den Kompressor, der von bestimmten, in Abhängigkeit von Dichtedifferenzen arbeitenden Geräten steuerbar ist, so daß für den Fall, daß der Druck im jeweiligen Innenraum der Schalterköpfe zu groß wird oder der Hochdruck in den Hochdruckgasspeichern sowie in den Hochdruckbehältern in den Innenräumen zu stark absinkt, der Kompressor angelassen wird.

Weiter isi aus der DE-AS 11 04 020 ebenfalls ein Druckgasschalter der Säulenbauart bekannt, insbesondere mit geschlossenem SFb-Gaskreis, mit auf Hochspannungspotential angeordneten Schaltkammern, bei dem das Hochdruckgas der Lichtbogenlöschung und gegebenenfalls auch dem Antrieb der Schaltkontakte dient, und bei dem der Druckgasbehälter durch eine Druckgasleitung mit einem auf Erdpotential angeordneten Vorratsbehälter verbunden ist, aus dem das Druckgas in den Schaltkammern bei stattgefundenem Verbrauch ergänzt wird. Bei dem letztgenannten Druckgasschalter kommunizieren die Schaltkammern und der Vorratsbehälter über eine Druckgasleitung miteinander. Hierbei ist der Vorratsbehälter als Zylinder ausgebildet, in dem ein Kolben gelagert ist, welcher auf der von der Hochdruckbeaufschlagung abgewandten Seite ständig mit Gas aus einem pneumatischen Druckspeicher beaufschlagt ist und sich bei stationärem Gaskreis im Ruhezustand die auf den Kolben in entgegengesetzter Richtung wirkenden Kräfte das Gleichgewicht halten.

In der DE-AS 11 04 020 ist nun ein Druckgasschalter beschrieben, dem die Aufgabe zugrundeliegt, den Druck des Löschmittels im Schalter beispielsweise auf 3 bis 5 Atmosphären konstant zu halten, jedoch ist in der letztgenannten Auslegeschrift kein Bereitschaftsbehälter für ein Hochdruckgas und auch kein Hochdruckspeicher bzw. kein Hochdruckbehälter für Drücke von mehr als 100 bargeoffenbart.

Insbesondere ist aus der DE-AS 11 04 020 keine Lösung des Problems bekannt, durch rasche Nachförderung von Hochdruckgas insbesondere durch die letztgenannte Druckgasleitung eine allfällige zweite Ausschaltung im Zuge einer erfolglosen Kurzunterbrechung bei praktisch gleichem Ausgangsdruck wie bei der ersten Ausschaltung sicherzustellen, wobei der Gashochdruck nicht im ganzen Schalter, sondern nur in dem aus Vorratsbehälter, Druckgasleitung und Bereitschaftsbehälter bestehenden Gaskreisteil aufrechtzuerhalten ist.

In der DE-AS 11 04 020 ist außerdem kein Einsatz eines Kompressors geoffenbart, in der Einleitung der letztgenannten Auslegeschrift jedoch im Zusammenhang mit der Verwendung von Kompressoren auf die damit verbundenen Nachteile hingewiesen.

Außerdem besteht beim Gegenstand der DF-AS

11 04 020 der Vorratsbehälter, mittels dessen der Druck des Löschmittels im Schalter konstant gehalten wird, aus zwei Faltenbälgen mit einer gemeinsamen Stirnwand, die kolbenähnlich geführt ist. Eine solche Vorratsbehälterausbildung erweist sich jedoch für die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe als ungeeignet, weil insbesondere die von Atmosphärendruck umgebenen Faltenbälge im Gegensatz zur Erfindung den Hochdruckbeanspruchungen nicht gewachsen sind.

Aus der DE-PS 8 73 420 ist weiterhin ein Druckgasschalter bekannt, bei dem ein auf Hochspannungspotential angeordneter Bereitschaftsbehälter für die Bereitstellung des der Lichtbogenlöschung und gegebenenfalls auch dem Antrieb der Schaltkontakte dienenden Druckgases vorhanden ist Der Bereitschaftsbehälter ist hierbei über ein Rückschlagventil an eine Druckgaszufühi ungsleitung angeschlossen, die ihrerseits über ein Hauptventil mit einem Vorratsbehälter auf Eidpotential verbunden ist, aus dem das Druckgas ergänzt wird. Hierzu wird das Hauptventil bei Druckabfall im Bereitschaftsbehälter über eine Isolierwelle mechanisch durch eine Kurvenscheibe oder durch Betätigen einer Kontaktanordnung geöffnet. In letzterem Fall ist für das Hauptventil ein Magnetantrieb oder dergleichen erforderlich. Eine derartige Anordnung benötigt infolge der Trägheitskräfte der zu betätigenden mechanischen Elemente einen hohen Kraftbedarf und damit einen großen Aufwand, wenn das Nachfüllen sehr rasch, z. B. während der stromlosen Pause im Zug einer erfolglosen Kurzunterbrechung erfolgen sollte, damit auch die zweite Ausschaltung mit praktisch dem gleichen Ausgangsdruck wie die erste Ausschaltung beginnen könnte.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Druckgasschalter der eingangs erwähnten Art eine einfache und billige Lösung für die rasche Nachförderung des Druckgases in den Bereitschaftsbehälter anzugeben, durch welche z. B. während der stromlosen Pause einer Kurzunterbrechungsschaltfolge bereits die Wiederauffüllung des Bereitschaftsbehälters erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Kennzeichnung des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die neue Anordnung erlaubt in vorteilhafter Weise bei Verwendung von insbesondere SFt als Druckgas, den Druck im Hochdruckteil des Schalters im Hinblick auf den Heizungsaufwand bei niedrigen Umgebungstemperaturen verhältnismäßig niedrig zu halten. Infolge der raschen Nachförderung findet überdies eine allfällige zweite Ausschaltung im Zuge einer erfolglosen Kurzunterbrechung bei praktisch gleichem Aujgangsdruck wie bei der ersten Ausschaltung statt, so daß keine Einbusse im Ausschaltvermögen auftritt.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, anhand dessen diese näher erläutert wird.

F i g. 1 zeigt den Aufrißschnitt eines Druckgas-Säulenschalters in dem zum Teil schematischer Darstellung,

Fig.2 eine Variante einer Einzelheit des Druckgasschalters nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist auf einem erdpotentialführenden Unterteil 1 eine Isoliersäule 2 aufgebaut, welche ihrerseits ein hochspannungsführendes Oberteil 3 trägL An diesem Oberteil ist eine Schaltkammer 4 angebaut, in welcher sich eine aus einem festen Hohlkontaktstück 5 und einem beweglichen Schaltstück 6 bestehende Schaltstelle befindet. Über eine Stange 6a, einen Winkelhebel 7 und eine Isolierstange 8 wird das Schaltstück 6 von einer am Unterteil befindlichen Antriebseinrichtung 9 in an sich bekannter Art betätigt In der Figur ist die Lage zu Ausschaltbeginn dargestellt, in welcher ein Blasventil 10, welches über eine Isolierstange 13 von der am Unterteil befindlichen zugehörigen Antriebseinrichtung 14 konventioneller Bauart betätigbar ist, gerade geöffnet hat und das in einem Bereitschaftsbehälter 12 enthaltene Hochdruckgas in der durch die Pfeile angegebenen Weise strömen läßt Das Hochdruckgas gelangt dabei durch das hohle bewegliche Schaltstück 6 unmittelbar, und durch das Hohlkontaktstück 5 nach einer Umlenkung 11 über einen Hohlisolator 15 in den aus Unterteil 1, Oberteil 3 und der hohlen Isoliersäule 2 gebildeten Niederdruckteil des Druckgasschalters. Der Bereitschaftsbehälter 12 kommuniziert über eine Druckgasleitung 16 mit dem am Unterteil 1 angebrachten Raum 17, des als Zylinder ausgebildeten Vorratsbehälters 18, in dem ein Kolben 19 dicht gleitend gelagert ist. Durch eine Stange 20 ist der Kolben 19 mit einem weiteren Kolben 21 kleineren Durchmessers mechanisch fest verbunden. Der Raum 22 zwischen den beiden Kolben 19,21 ist über eine Leitung 23 mit dem Niederdruckteil des Druckgasschalters verbunden. Wie Fig.2 zeigt, kann es in besonderen Fällen auch zweckmäßig sein, den Raum 22 über eine öffnung 24 mit dem Freien dauernd zu verbinden. In diesem Falle kommt die in F i g. 1 enthaltene Leitung 23 in Fortfall. Der Kolben 21 ist auf seiner rechten Seite von einem Druckgas hohen Druckes, das in einem Druckspeicher 25 enthalten ist, beaufschlagt. Zweckmäßig kann der Druckspeicher eine handelsübliche Stickstoffflasche sein, von 100 oder mehr bar Füllung.

Das Druckverhältnis vom Druck, der im beruhigten Normalzustand des Druckgasschalters in seinem Bereitschafts- und Vorratsbehälter 12,18 herrscht, zum Druck im Druckspeicher 25 und andererseits das Flächenverhältnis der Kolben 19,21 ist so gewählt, daß sich die auf die beiden Kolben 19, 21 in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Kräfte das Gleichgewicht halten. Tritt nun z. B. bei einer Ausschaltung ein Gasverbrauch und damit ein Druckabfall im Bereitschaftsbehälter 12 auf, so teilt sich dieser Druckabfall über die Leitung 16 dem Vorratsbehälter 17, 18 sogleich mit. Es entsteht unter der Wirkung des Druckes im Druckspeicher 25 ein großer Kraftüberschuß, der die Kolbon 19, 21 gemeinsam nach links schiebt, wodurch das Gas aus dem Vorratsbehälter 17, 18 in den Bereitschaftsbehälter 12

V) sehr rasch nachgefördert wird. Bereits kurz nach Beginn dieser Förderbewegung wird mit Hilfe der an der Kolbenstange 20 angebrachten Kulisse 26 ein Hilfskontakt 27 geschlossen, der einen zwischen Niederdruckteil und Vorratsbehälter 17, 18 angeschlossenen Kompressor 28 in Gang setzt. Dadurch werden die Kolben 19, 21 anschließend wieder in ihre in F i g. 1 dargestellte Ausgangslage zurückgedrückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckgasschalter der Säulenbauart mit geschlossenem Gaskreislauf, insbesondere mit SF₆ als Löschmittel, mit einem auf Hochspannungspotential angeordneten Bereitschaftsbehälter für das Hochdruckgas, das der Lichtbogenlöschung und gegebenenfalls auch dem Antrieb der beweglichen Schaltstücke dient, mit einem Vorratsbehälter auf Erdpotential, der mit dem Bereitschaftsbehäiter mittels to einer Druckgasleitung großen Querschnitts verbunden ist, mit einem Niederdruckbehälter und mit einem vom Differentialdruck zwischen dem Druckgas im Vorratsbehälter und im Niederdruckbehälter gesteuerten Kompressor, der Druckgas aus dem Niederdruckbehälter in den Vorratsbehälter fördert, dadurch gekennzeichnet, daß der als Diffcrentialzylinder ausgebildete Vorratsbehälter (18) durch einen Differentialkolben (19, 21) in zwei volumenmäßig veränderbare Räume unterteilt ist, daß die größere Fläche des Differentialkolbens von dem Gasdruck des mit dem Bereitschaftsbehälter (12) verbundenen Raum (17) des Vorratsbehälters (18) und die kleinere Fläche durch den Gasdruck eines zusätzlichen pneumatischen Hochdruckspeichers (25) beaufschlagt wird, daß im Normalzustand des Druckgasschalters die auf den Differentialkolben (19, 21) wirkenden Kräfte sich das Gleichgewicht halten und daß der Differentialkolben (19, 21) eine Steuerkulisse (26) besitzt, mittels der über einen Hilfsschalter (27) die Steuerung des Kompressors (28) erfolgt.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben aus zwei mit einer Stange (20) verbundenen Kolben (19, 21) besteht und daß der Raum (22) zwischen den beiden Kolben (19,21) mit dem Niederdruckteil (1,2,3) des Schalters kommuniziert.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben aus zwei mit einer Stange (20) verbundenen Kolben (19, 21) besteht und daß der Raum (22) zwischen den beiden Kolben (19,21) mit dem Freien verbunden ist.

4. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochdruckspeicher (25) ein mit Stickstoffgas von mehr als 100 bar gefüllter Hochdruckbehälter dient.