DE19953560C1 - Druckgas-Leistungsschalter - Google Patents

Abstract

Zur Verbesserung der dielektrischen Eigenschaften ist bei einem Druckgas-Leistungsschalter ein bewegliches, hohl ausgebildetes Kontaktrohr vorgesehen, dessen Austrittsöffnung (6) mit einem Umlenkkörper (9) zusammenwirkt. Die Austrittsöffnung (6) ist von einem feststehenden, im wesentlichen hohlzylindrischen Strömungsrichter (8) umgeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit einem zur Abführung heißer Schaltgase hohl ausgebildeten, die Schaltstrecke begrenzenden Kontaktrohr, dessen Austrittsöff­ nung mit einem mit Abstand angeordneten, feststehenden Um­ lenkkörper zusammenwirkt.

Ein derartiger Leistungsschalter ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 39 04 439 A1 bekannt. Bei der bekann­ ten, beispielsweise für 145 kV bestimmten Anordnung werden die während eines Ausschaltvorganges in der Schaltstrecke in einem Schaltlichtbogen erzeugten heißen Schaltgase durch das Innere eines feststehenden Kontaktrohres abgeführt. Dabei werden die heißen Schaltgase aus einer Austrittsöffnung des Kontaktrohres auf einen feststehenden Umlenkkörper gelenkt. Bei der bekannten Anordnung ist das Kontaktrohr feststehend angeordnet, so daß der Abstand zwischen der Austrittsöffnung und dem Umlenkkörper stets gleich bleibt und damit eine gleichbleibende umgelenkte Gasströmung ergibt.

Um eine höhere dielektrische Festigkeit der Schaltstrecke des Leistungsschalters zu erreichen, ist es erwünscht, daß der Abstand der die Schaltstrecke begrenzenden Kontaktstücke wäh­ rend des Ausschaltvorganges möglichst groß gemacht wird. Bei der bekannten Anordnung ist eine Vergrößerung der Trenn­ strecke während des Ausschaltvorganges nur durch einen ver­ längerten Betätigungshub des beweglichen Kontaktstückes mög­ lich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Trennstrecke in der Ausschaltstellung ohne Verlänge­ rung des Betätigungshubes des beweglichen Schaltstückes ver­ größert wird, wobei die Abführung heißer Schaltgase nicht beeinträchtigt wird.

Die Aufgabe wird bei einem Leistungsschalter der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kon­ taktrohr axial beweglich geführt ist und die Austrittsöffnung in jeder Stellung des Kontaktrohres während der Bewegung von einem feststehenden, düsenförmigen Strömungsrichter umgeben ist.

Durch die axiale Beweglichkeit des Kontaktrohres wird auf einfache Weise eine Vergrößerung der Trennstrecke des Lei­ stungsschalters in der Ausschaltstellung ermöglicht, wobei durch den feststehenden Strömungsrichter die Strömung der heißen Schaltgase unabhängig von der Stellung des Kontaktroh­ res und damit seiner Austrittsöffnung gelenkt wird. Der Um­ lenkkörper und der düsenförmige Strömungsrichter weisen stets den selben Abstand voneinander auf. Dadurch ist es möglich, daß im Zusammenwirken von Umlenkkörper und Strömungsrichter stets die gleichen Randbedingungen für die Strömung der Schaltgase gegeben sind.

Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß der Strömungsrichter zumindest teilweise aus einem Isolierstoff besteht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß der Umlenkkörper zumindest teilweise aus einem Isolierstoff besteht.

Bestehen Strömungsrichter und Umlenkkörper oder einer der beiden zumindest teilweise aus einem geeigneten Isolierstoff, so ist es möglich, die elektrische Leitfähigkeit der heißen Schaltgase zusätzlich zu vermindern, wenn z. B. PTFE gewählt wird, das unter der Einwirkung heißer Schaltgase elektro­ negative Gasbestandteile herauslöst. Strömungsrichter sowie Umlenkkörper können mehrstückig ausgebildet werden. Dabei kann es möglich sein, daß die einzelnen Stücke aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ge­ zeigt und die Wirkungsweise näher beschrieben.

Dabei zeigt die

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Unterbrechereinheit eines Leistungsschalters

Fig. 2 ein antriebsseitiges Detail der Unterbrechereinheit.

Die Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Unterbre­ chereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters. Unterhalb der Symmetrielinie ist die Einschaltstellung, oberhalb der Symmetrielinie ist die Ausschaltstellung der Unterbrecherein­ heit dargestellt. Der Leistungsschalter weist ein erstes und ein zweites Lichtbogenkontaktstück 1, 2 auf, die von einem ersten und einem zweiten Nennstromkontaktstück 3, 4 umgeben sind. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist als hohles Kon­ taktrohr ausgebildet. An seinem ersten freien Ende weist es eine Einströmöffnung 5 auf, während an seinem zweiten freien Ende eine Austrittsöffnung 6 vorgesehen ist. Am zweiten freien Ende des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 ist der Antrieb des Leistungsschalters mittels einer Schaltstange 7 angekoppelt, durch dessen Bewegung das erste Lichtbogenkon­ taktstück 1 sowie das erste Nennstromkontaktstück 3 axial bewegt werden. Radial um die Austrittsöffnung 6 des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 ist ein im wesentlichen hohlzylin­ drischer Strömungsrichter 8 ortsfest angeordnet. Ein kegel­ förmiger Umlenkkörper 9 ist der Öffnung 10 des Strömungsrich­ ters 8 gegenüberliegend angeordnet. Der antriebsseitige Teil der Unterbrechereinheit wird von einem Abströmkammer 11 um­ schlossen. Diese Abströmkammer 11 weist Abströmöffnungen 12 auf. Die Wandung der Abströmkammer 11 besteht aus einem elek­ trisch leitenden Material, welches der Leitung des elektri­ schen Stromes dient. Die Unterbrechereinheit des Hochspan­ nungs-Leistungsschalters wird von einer gasdichten Kapselung 13 umgeben, die mit einem Isoliergas, insbesondere SF₆, ge­ füllt ist.

Durch die Kapselung 13 sind gasdicht ein erster und ein zwei­ ter elektrischer Anschluß 14, 15 sowie die Schaltstange 7 ge­ führt.

In der Fig. 2 ist ein Detail der Antriebsseite der Unterbre­ chereinheit dargestellt, wobei unterhalb der Symmetrielinie die Lage der Anordnung zu Beginn des Ausschaltvorganges, oberhalb der Symmetrielinie die Lage zum Ende des Ausschalt­ vorganges gezeichnet ist.

Mit der Trennung der Nennstromkontaktstücke 3, 4 wird der Ausschaltvorgang eingeleitet, im weiteren Verlauf des Aus­ schaltvorganges werden die Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 ge­ trennt und zwischen ihnen ein Lichtbogen 16 gezündet. Dieser Lichtbogen 16 erhitzt, expandiert und ionisiert das Löschgas. Um den Lichtbogen 16 zu löschen und das heiße Löschgas aus der Trennstrecke zu entfernen, wird die Trennstrecke mit zusätzlichem Löschgas beströmt. Die zusätzliche Beströmung der Trennstrecke kann beispielsweise durch eine Kompressionsvorrichtung 18 erzeugt werden. Das in seinem Druck erhöhte Löschgas wird zum Teil durch die Einströmöffnung 5 des ersten freien Endes des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 aufgenom­ men und durch die rohrförmige Ausbildung des ersten Lichtbo­ genkontaktstückes 1 im Innern des ersten Lichtbogenkontakt­ stückes 1 abgeführt. Am zweiten freien Ende des ersten Licht­ bogenkontaktstückes 1 befindet sich eine Austrittsöffnung 6, die ein Austreten des Löschgases aus dem als Kontaktrohr aus­ gebildeten ersten Lichtbogenkontaktstück 1 ermöglicht.

Zu Beginn der Ausschaltbewegung wird die Austrittsöffnung 6 des zweiten freien Endes des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 vollständig vom Strömungsrichter 8 in Richtung der Um­ lenkeinrichtung 9 überragt. Die heißen Schaltgase 17 treten aus der Austrittsöffnung 6 aus und werden durch den Strö­ mungsrichter 8 in Richtung des Umlenkkörpers 9 gelenkt. Ein radiales, verwirbelndes Abströmen wird verhindert. Im weite­ ren Verlauf der Ausschaltbewegung wird das erste Lichtbogen­ kontaktstück 1 in Richtung des ortsfesten Umlenkkörpers 9 be­ wegt. Die Austrittsöffnung 6 des zweiten freien Endes des ersten Lichtbogenkontaktstückes 1 bewegt sich ebenfalls in Richtung des Umlenkkörpers 9, während der ortsfest gelagerte Strömungsrichter 8 keiner Bewegung unterworfen ist. Durch das Zusammenwirken von Strömungsrichter 8 und Umlenkkörper 9 wird trotz der Veränderung der Stellung der Austrittsöffnung 6 weiterhin das heiße Schaltgas 17 gerichtet auf den Umlenkkör­ per 9 geleitet. Nach dem Passieren der Umlenkeinrichtung 9 strömt das Löschgas in Richtung der Abströmöffnung 12 der Ab­ strömkammer 11. Durch den Strömungsrichter 8 ist ein, von der Bewegung des Kontaktrohres weitestgehend unabhängiges, gleichmäßiges Leiten der Schaltgase 17 innerhalb der Abström­ kammer 11 gewährleistet.

Sofern der Strömungsrichter 8 und der Umlenkkörper 9, aus PTFE bestehen, wird unter dem Einfluß der hohen Temperaturen des Schaltgases 17 der Isolierstoff dissoziiert, wobei elektronegative Bestandteile aus dem Isolierstoff herausgelöst werden. Diese elektronegativen Bestandteile vermindern die elektrische Leitfähigkeit in günstigem Maße. Durch die gezielte Lenkung der Löschgasströmung sowie die Anreicherung des Löschgasstromes werden die dielektrischen Eigenschaften des Schalters vergünstigt.

Claims (3)

1. Leistungsschalter mit einem zur Abführung heißer Schalt­ gase hohl ausgebildeten, die Schaltstrecke begrenzenden Kon­ taktrohr, dessen Austrittsöffnung (6) mit einem mit Abstand angeordneten, feststehenden Umlenkkörper (9) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktrohr axial beweglich geführt ist und die Aus­ trittsöffnung (6) in jeder Stellung des Kontaktrohres während der Bewegung von einem feststehenden, düsenförmigen Strö­ mungsrichter (8) umgeben ist.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsrichter (8) zumindest teilweise aus einem Isolierstoff besteht.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkkörper (9) zumindest teilweise aus einem Isolierstoff besteht.