EP0932172A2 - Kontaktanordnung für einen elektrischen Leistungsschalter - Google Patents

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EP0932172A2
EP0932172A2 EP99250011A EP99250011A EP0932172A2 EP 0932172 A2 EP0932172 A2 EP 0932172A2 EP 99250011 A EP99250011 A EP 99250011A EP 99250011 A EP99250011 A EP 99250011A EP 0932172 A2 EP0932172 A2 EP 0932172A2
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contact
piece
contact piece
tulip
insert
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
    • H01H1/385—Contact arrangements for high voltage gas blast circuit breakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts

Definitions

  • the invention relates to a contact arrangement for an electrical circuit breaker, especially one High-voltage circuit breaker with a first contact piece and with a tubular coaxial opposite this Tulip contact piece, which has radially resilient contact fingers, which facing away from the first contact piece Ends are connected with a piece of pipe.
  • a contact arrangement for a high voltage circuit breaker with a tulip contact piece and a pin-shaped one Counter contact piece is already known from DE-OS 28 53 201. There is the tulip contact piece on the inside lined with an insulating layer.
  • circuit breakers are, for example, as high-voltage circuit breakers known in the form of isolating nozzle switches, where a pin-shaped contact piece a tulip-shaped Contact piece faces.
  • a switch drive separated from the pin-shaped contact piece.
  • the resilient contact fingers of the tulip contact piece on the pin-shaped counter contact piece When switched on store the resilient contact fingers of the tulip contact piece on the pin-shaped counter contact piece. in the The normal case is when such a switch is turned off between the tulip contact piece and the first contact piece, the pin contact piece, an arc drawn, one of which Base on the inside of the tubular tulip contact piece can stand.
  • the first contact piece for example ends facing the pin-shaped contact piece the resilient contact finger of the tulip contact piece from one erosion-resistant and therefore arc-proof composite material, e.g. WCu, manufactured so that the arc is as damage-free as possible withstand.
  • one erosion-resistant and therefore arc-proof composite material e.g. WCu
  • the present invention is therefore based on the object to create a contact arrangement of the type mentioned at the outset, which has a tulip contact piece that is more resistant to arcing, that is still necessary for an effective contact pressure Spring action of the contact fingers guaranteed.
  • the object is achieved by an arc-proof tubular, electrically conductive, inside of the tulip contact arranged insert, which is relative to the Pipe piece is arranged stationary, and the inside of the Contact fingers in the radially resilient area at least partially covered.
  • the insert covers the contact fingers can the arc with its base only on the inside put on the insert and thus damages the contact fingers Not. Because the insert itself is made of a burn-resistant Material is present, the insert will not be damaged through the arc in limits. The mission itself does not have to be elastic. The contact fingers can itself when the first contact piece moves into the tulip contact piece lift radially resiliently from the insert.
  • the outer diameter of the insert about the inner diameter of the tulip contact piece corresponds.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the use of a tungsten-copper alloy or There is graphite.
  • These materials are particularly arc-proof and sufficient conductive.
  • the invention can also be advantageously configured in this way be that the contact fingers essentially made of copper-chrome-zircon consist.
  • this alloy is resilient and highly conductive and, on the other hand, can be easily and safely mechanically Connect the ends of the contact fingers, which are made of a tungsten-copper composite consist.
  • the first contact piece facing ends of the contact fingers made of tungsten copper consist.
  • This alloy is very resistant to arcing.
  • An advantageous embodiment of the invention continues before inserting into a tubular contact piece carrier is pressed and in turn carries the pipe section.
  • the figure shows schematically a contact arrangement of a High voltage circuit breaker, with only the arcing contacts are shown.
  • a fixed, first pin-shaped contact piece 1 coaxially faces a tulip contact piece 2, the by means of a switch drive, not shown, in the axial direction is drivable to perform a switching movement.
  • the tulip contact piece 2 is carried by an insert 3, which in turn is pressed into a contact piece carrier 4 or is screwed in.
  • the insert 3 consists of a tungsten-copper structure, however, it could also be made of graphite or a other erosion-resistant material.
  • the insert is tubular and has an outer flange 5, which has a stop for the tulip contact piece 2 forms.
  • the tulip contact piece 2 is essentially tubular constructed and has a pipe section at one end 6, which has no slots, while the rest of the part of the tulip contact piece by radially arranged on the circumference running slots is divided into individual contact fingers 7.
  • the contact fingers are made of an elastic copper chrome zircon alloy, from which the pipe section 6 can also consist. This alloy is so elastic that the contact fingers are radially deflectable, especially when the first The contact piece moves into the tulip contact piece 2. In the The contact fingers are in the radially outward deflected position 7 'shown in dashed lines.
  • the first contact piece 1, the counter contact piece for the tulip contact piece 2 forms, facing ends of the contact fingers 7, 7 'exist made of a different material than the radially resilient part of the Contact finger 7, namely made of a burn-resistant tungsten-copper material. Such a material is largely arc resistant, but not very elastic, so that it is not to manufacture the resilient area of the contact fingers is suitable.
  • the tulip contact piece To produce the tulip contact piece, two tubular ones are used Parts fastened axially one behind the other, whereby the first piece is made of a CuCrZr alloy, while the second piece, which later faces the first contact piece 1 is made of a tungsten copper material. After this these two parts have been joined together, for example by means of copper welding, the Slots introduced between the contact fingers 7, 7 ', so that the finished tulip contact piece 2 is created.
  • a high current to be interrupted during shutdown generates an arc when the contact pieces are separated 8, between the first contact piece 1 and the ends of the tulip contact piece 2, which are made of tungsten copper.
  • This Arcing occurs in the course of the switching movement through outflow of an extinguishing gas taken into the interior of the tulip contact, and the arc base moves on the insert 3, where it will stand without causing any damage as long can until it is deleted.
  • the insert 3 can in the direction of the first contact piece 1 to to the ends of the contact fingers made of tungsten copper 7 are enough.

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Abstract

Kontaktanordnung für einen elektrischen Leistungsschalter, insbesondere einen Hochspannungsleistungsschalter mit einem ersten Kontaktstück (1) und mit einem diesem koaxial gegenüberstehenden rohrförmigen Tulpenkontaktstück (2), das radial federnde Kontaktfinger (7,7') aufweist, welche an ihren dem ersten Kontaktstück (1) abgewandten Enden mit einem Rohrstück (G) verbunden sind, und mit einem lichtbogenfesten, rohrförmigen, elektrisch leitenden, im Inneren des Tulpenkontaktes angeordneten Einsatz (3), der relativ zu dem Rohrstück (6) ortsfest angeordnet ist und die Innenseite der Kontaktfinger (7,7') in deren radial federndem Bereich wenigstens teilweise überdeckt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für einen elektrischen Leistungsschalter, insbesondere einen Hochspannungsleistungsschalter mit einem ersten Kontaktstück und mit einem diesem koaxial gegenüberstehenden rohrförmigen Tulpenkontaktstück, das radial federnde Kontaktfinger aufweist, welche an ihren dem ersten Kontaktstück abgewandten Enden mit einem Rohrstück verbunden sind.
Eine Kontaktanordnung für einen Hochspannungsleistungsschalter mit einem Tulpenkontaktstück und einem stiftförmigen Gegenkontaktstück ist bereits aus der DE-OS 28 53 201 bekannt. Dort ist das Tulpenkontaktstück auf seiner Innenseite mit einer Isolierschicht ausgekleidet.
Solche Leistungsschalter sind beispielsweise als Hochspannungsleistungsschalter in Form von Isolierdüsenschaltern bekannt, bei denen ein stiftförmiges Kontaktstück einem tulpenförmigen Kontaktstück gegenübersteht. Im Ausschaltfall wird das tulpenförmige Kontaktstück mittels eines Schalterantriebes von dem stiftförmigen Kontaktstück getrennt. Im Einschaltzustand lagern die federnden Kontaktfinger des Tulpenkontaktstücks auf dem stiftförmigen Gegenkontaktstuck. Im Normalfall wird bei Ausschalten eines solchen Schalters zwischen dem Tulpenkontaktstück und dem ersten Kontaktstück, dem Stiftkontaktstück, ein Lichtbogen gezogen, dessen einer Fußpunkt auf der Innenseite des röhrförmigen Tulpenkontaktstücks stehen kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Teil des den Lichtbogen gegebenenfalls umgebenden Löschgases, beispielsweise Schwefelhexafluorid, durch das Innere des Tulpenkontaktstücks abfließt. Das abfließende Löschgas treibt dann den Lichtbogenfußpunkt in das Innere des hohlen Tulpenkontaktstücks hinein.
Im Normalfall sind die dem ersten Kontaktstück, also beispielsweise dem stiftförmigen Kontaktstück zugewandten Enden der federnden Kontaktfinger des Tulpenkontaktstücks aus einem abbrandfesten und somit lichtbogenfesten Verbundwerkstoff, z.B. WCu, hergestellt, damit sie dem Lichtbogen möglichst beschädigungsfrei standhalten.
Da die Kontaktfinger insgesamt jedoch federnd ausgebildet sein müssen und da die abbrandfesten Kontaktstoffe eine ungenügende Federwirkung aufweisen, besteht der federnde Teil der Kontaktfinger aus einer anderen Legierung. Da dieses Material zwar federelastisch, aber nicht ebenso abbrandfest ist wie die Spitzen der Kontaktfinger, ergibt sich beim Hineinwandern eines Lichtbogenfußpunktes in das Innere des Tulpenkontaktstücks die Gefahr, daß die Kontaktfinger beschädigt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein dauerhaft lichtbogenfesteres Tulpenkontaktstück aufweist, das dennoch die für einen effektiven Kontaktdruck erforderliche Federwirkung der Kontaktfinger gewährleistet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen lichtbogenfesten rohrförmigen, elektrisch leitenden, im Inneren des Tulpenkontaktes angeordneten Einsatz, der relativ zu dem Rohrstück ortsfest angeordnet ist, und die Innenseite der Kontaktfinger in dem radial federnden Bereich wenigstens teilweise überdeckt.
Dadurch, daß der Einsatz die Kontaktfinger überdeckt, kann der Lichtbogen mit seinem Fußpunkt lediglich auf der Innenseite des Einsatzes aufsetzen und beschädigt somit die Kontaktfinger nicht. Da der Einsatz selbst aus einem abbrandfesten Material besteht, hält sich die Beschädigung des Einsatzes durch den Lichtbogen in Grenzen. Der Einsatz selbst muß keinerlei Elastizität aufweisen. Die Kontaktfinger können sich beim Einfahren des ersten Kontaktstücks in das Tulpenkontaktstück radial federnd von dem Einsatz abheben.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß der Außendurchmesser des Einsatzes etwa dem Innendurchmesser des Tulpenkontaktstücks entspricht.
In diesem Fall besteht beim Ausschaltvorgang kein Spalt oder wenigstens kein großer Spalt, in den der Lichtbogen hineinwandern könnte, zwischen dem Einsatz und den Kontaktstücken.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Einsatz aus einer Wolfram-Kupfer-Legierung oder aus Graphit besteht.
Diese Materialien sind besonders lichtbogenfest und genügend leitfähig.
Die Erfindung kann auch vorteilhaft dadurch ausgestaltet sein, daß die Kontaktfinger im wesentlichen aus Kupfer-Chrom-Zirkon bestehen.
Diese Legierung ist einerseits federelastisch und gut leitend und läßt sich andererseits einfach und sicher mechanisch mit den Enden der Kontaktfinger verbinden, die aus einem Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoff bestehen.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß die dem ersten Kontaktstück zugewandten Enden der Kontaktfinger aus Wolfram-Kupfer bestehen.
Diese Legierung ist sehr lichtbogenfest.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht weiter vor, daß der Einsatz in einen rohrförmigen Kontaktstückträger eingepreßt ist und seinerseits das Rohrstück trägt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigt die Figur schematisch eine Kontaktanordnung eines Hochspannungsleistungsschalters, wobei nur die Lichtbogenkontakte dargestellt sind.
Einem orstfest angeordneten ersten, stiftförmigen Kontaktstück 1 steht koaxial ein Tulpenkontaktstück 2 gegenüber, das mittels eines nicht dargestellten Schalterantriebes in Axialrichtung zur Ausführung einer Schaltbewegung antreibbar ist. Das Tulpenkontaktstück 2 ist von einem Einsatz 3 getragen, der seinerseits in einen Kontaktstückträger 4 eingepreßt oder eingeschraubt ist. Der Einsatz 3 besteht aus einem Wolfram-Kupfer-Gefüge, er könnte jedoch auch aus Graphit oder einem anderen abbrandfesten Werkstoff bestehen.
Der Einsatz ist rohrförmig ausgebildet und trägt einen Außenflansch 5, der einen Anschlag für das Tulpenkontaktstück 2 bildet. Das Tulpenkontaktstück 2 ist im wesentlichen rohrförmig aufgebaut und weist an seinem einen Ende ein Rohrstück 6 auf, das keine Schlitze aufweist, wahrend der übrige Teil des Tulpenkontaktstücks durch am Umfang angeordnete radial verlaufende Schlitze in einzelne Kontaktfinger 7 geteilt ist.
Die Kontaktfinger bestehen aus einer elastischen Kupferchromzirkonlegierung, aus der auch das Rohrstück 6 bestehen kann. Diese Legierung ist so elastisch, daß die Kontaktfinger radial auslenkbar sind, insbesondere dann, wenn das erste Kontaktstück in das Tulpenkontaktstück 2 einfährt. In der radial nach außen ausgelenkten Position sind die Kontaktfinger 7' gestrichelt dargestellt. Die dem ersten Kontaktstück 1, das das Gegenkontaktstück für das Tulpenkontaktstück 2 bildet, zugewandten Enden der Kontaktfinger 7, 7' bestehen aus einem anderen Material als der radial federnde Teil der Kontaktfinger 7, nämlich aus einem abbrandfesten Wolfram-Kupfer-Werkstoff. Ein solcher Werkstoff ist zwar weitgehend lichtbogenresistent, jedoch wenig elastisch, so daß er sich zur Fertigung des federnden Bereiches der Kontaktfinger nicht eignet.
Zur Herstellung des Tulpenkontaktstückes werden zwei rohrförmige Teile axial hintereinander aneinander befestigt, wobei das erste Stück aus einer CuCrZr-Legierung besteht, während das zweite Stück, das später dem ersten Kontaktstück 1 zugewandt ist, aus einem Wolframkupfer-Werkstoff besteht. Nachdem diese beiden Teile miteinander verbunden worden sind, beispielsweise mittels einer Kupferschweißung, werden die Schlitze zwischen den Kontaktfingern 7, 7' eingebracht, so daß das fertige Tulpenkontaktstück 2 entsteht.
Ein während der Ausschaltung zu unterbrechender hoher Strom erzeugt bei der Trennung der Kontaktstücke einen Lichtbogen 8, zwischen dem ersten Kontaktstück 1 und den Enden des Tulpenkontaktstückes 2, die aus Wolframkupfer bestehen. Dieser Lichtbogen wird im Zuge der Schaltbewegung durch Abströmen eines Löschgases in das Innere des Tulpenkontakts mitgenommen, und der Lichtbogenfußpunkt bewegt sich auf den Einsatz 3, wo er, ohne Beschädigungen anzurichten, solange stehenbleiben kann, bis er gelöscht wird.
Der Einsatz 3 kann in Richtung des ersten Kontaktstücks 1 bis zu den aus Wolframkupfer bestehenden Enden der Kontaktfinger 7 reichen.

Claims (6)

  1. Kontaktanordnung für einen elektrischen Leistungsschalter, insbesondere einen Hochspannungsleistungsschalter mit einem ersten Kontaktstück (1) und mit einem diesem koaxial gegenüberstehenden rohrförmigen Tulpenkontaktstück (2), das radial federnde Kontaktfinger (7,7') aufweist, welche an ihren dem ersten Kontaktstück (1) abgewandten Enden mit einem Rohrstück (6) verbunden sind, und mit einem lichtbogenfesten, rohrförmigen, elektrisch leitenden, im Inneren des Tulpenkontaktes angeordneten Einsatz (3), der relativ zu dem Rohrstück (6) ortsfest angeordnet ist und die Innenseite der Kontaktfinger (7,7') in deren radial federndem Bereich wenigstens teilweise überdeckt.
  2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Außendurchmesser des Einsatzes (3) etwa dem Innendurchmesser des Tulpenkontaktstücks (2) entspricht.
  3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Einsatz (3) aus einer Wolfram-Kupferlegierung oder aus Graphit besteht.
  4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Kontaktfinger (7,7') im wesentlichen aus Kupfer-Chrom-Zirkon (CuCrZr) bestehen.
  5. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die dem ersten Kontaktstück (1) zugewandten Enden der Kontaktfinger (7,7') aus Wolfram-Kupfer (Wcu) bestehen.
  6. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Einsatz (3) in einen rohrförmigen Kontaktstückträger (4) eingepreßt ist und seinerseits das Rohrstück (6) trägt.
EP99250011A 1998-01-23 1999-01-19 Kontaktanordnung für einen elektrischen Leistungsschalter Withdrawn EP0932172A3 (de)

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