DE2323350A1 - Druckgasschalter mit einem geschlossenen loeschkammersystem - Google Patents

Description

• Druckgasschalter mit einem geschlossenen Löschkammersystem Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit einem geschlossenen Löschkammersystem, das mit Druckgas, insbesondere SF6 gefüllt ist und mit magnetischer Beeinflussung des Schalt lichtbogens.
• Bei Druckgasschaltern mit Lichtbogenlöschung durch strömende elektronegative Gase, insbesondere SF6 ist es bekannt, die Löschgasströmung von aussen an den Lichtbogen heranzuführen.
• Hierzu wird ein geschlossener Gaskreislauf, bestehend aus Hoch- und Niederdruckraum benutzt. Derartige Bauformen sind aber wegen der erforderlichen Zusatzeinrichtungen, wie Schalt-und Steuerventile, Kompressor und zugehörige Steuereinrichtungen verhältnismässig kompliziert und teuer.
• Ferner sind sogenannte Kompressionsschalter bekannt, bei denen die Löschgasströmung durch beim Schaltvorgang bewegte Blaskolben entsteht. Aber auch hier ist der Aufwand an bewegten Teilen noch relativ hoch.
• Schliesslich ist aus der DT-PS 1 285 594 eine Vorrichtung für elektrische Schalter bekannt, beiwelcher in einem Teil der Löschkammer elektronegative Gase abgebende Stoffe nichtmetallischer Art in die Lichtbogenlektroden eingelagert sind. Hierbei werden durch den Ausschaltlichtbogen Gase freigesetzt, die infolge einer gewissen Drucksteigerung in dem Kammerteil eine Löschmittelströmung erzeugen. Dadurch wird der Lichtbogen an einer Nebenunterbrechungsstelle beblasen, die eine Hohlelektrode besitzt, welche zu einem weiteren Teil der Löschkammer führt. Ein derartiger Schalter besitzt jedoch kein nennenswertes Schaltvermögen.
• Der Erfindung liegt-die Aufgabe zu Grunde, eine kompakte und einfache Lösung für einen Schalter der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei welcher eine erhebliche Steigerung des Ausschaltvermögens bei zugleich minimalem Aufwand an bewegten Teilen erreicht wird. Erfindungsgemäss lässt sich dies durch die g -tXinsame Anwendung folgender zum Teil bekannter Merkmale erreichen: a) das Löschkammersystem besteht aus zwei durch eine isolierende Zwischenwand getrennten Kammern, b) in der Zwischenwand befindet sich mindestens eine als Lichtbogenlöscheinrichtung ausgebildete Durchtrittsöffnung für die Schaltgase, c) die Schaltstücke befinden sich in der einen Kammer, in welcher durch den Schaltlichtbogen ein Ueberdruck erzeugt wird, so dass infolge einer Löschgasströmung durch die Durchtrittsöffnung(en) der Lichtbogen beblasen wird, d) der Lichtbogen ist einer vom zu schaltenden Strom abhängigen magnetischen Blasvorrichtung ausgesetzt, welche derart ausgebildet ist, dass sie einerseits durch Herumwirbeln des Lichtbogens einen innigen Wärmeaustausch mit dem Füllgas bewirkt und andererseits im Strombereich kurz vor dem Nulldurchgang des Schalt stromes den Lichtbogen in Richtung auf die Löscheinrichtung treibt.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 1 ist ein Aufrissschnitt eines einpoligen Schalters gezeigt, während Fig. 2 einen Seitenriss des Schalters gemäss der Schnittlinie A-A in Fig. 1 wiedergibt.
• Fig. 3 zeigt in schematischer Weise die Schaltung der Magnetspulen.
• In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugshinweisen versehen. Mit 1 ist das Löschkammersystem bezeichnet, welches im wesentlichen als kastenförmige Kammer aus isolierendem Werkstoff ausgebildet ist. Die Kammer 1 ist gasdicht und mit Druckgas, z.B. SF6 von 4 ata gefüllt. Die Zwischenwand 2 unterteilt die Kammer 1 in zwei Kammern la und lb. In der Zwischenwand 2 befindet sich eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit Durchtrittsöffnungen 2b, welche schlitzförmig ausgebildet sind und zwischen plattenartigen Teilen 2a der Zwischenwand 2 liegen.
• Die Kammer la enthält die Schaltstücke 3a, 3b. Das bewegliche Schaltstück 3a ist in einer Momentanlage nahe seiner unteren Grenzstellung bei Ausschalten dargestellt. Seine Betätigung erfolgt durch einen nicht näher dargestellten Antrieb konventioneller Art. Im gewählten Beispiel ist das Schaltstück la mittels der Gleitdichtung lc gasdicht durch den Boden der Kammer la hindurchgeführt. Wenn man hierzu Gleitdichtungen vermeiden will, kann selbstverständlich auch eine andere gleitdichtungsfreie Konstruktion, z.B. Faltenbalg oder Rollschlauchmembrane u. dergl. verwendet werden. Das Schaltstück 3a trägt nahe seinem oberen Ende den ringförmigen Teil 3c. Das feste Schaltstück 3b ist schematisch dargestellt. Es ist im wesentlichen zweckmässig als federnder Tulpenkontakt mit z.B. mehreren Kontaktfingern ausgebildet und besitzt in bekannter Weise eine in Richtung zum Schaltstift 3a den Fingern vorgelagerte Elektrode, auf welcher der Schaltlichtbogen Fuss fassen kann, damit die im eingeschalteten Zustan als wirkende Zone keine Beschädigung durch Abbrand erleidet. Mit 3d ist eine solche Elektrode angedeutet. Ausserhalb der Kammer la sind die Schaltstücke 3a bzw. 3b von Spulen 4 bzw. 4' umfasst.
• Ferner befinden sich im Bereich der Kammer la vor und hinter der Zeichenebene weitere Spulen 5, 5', wie in Fig. 2 zu ersehen ist. Die äusseren Anschlüsse des Schalters sind mit 4b und 5a angedeutet. Die Stromverbindungen der Spulen 4, 4', 5, 5' untereinander und mit den Schaltstücken 3a, 3b geht am besten aus Fig. 3 hervor. In einem bestimmten Augenblick des Wechselstromes i (Fig. 3) fliesst der Ausschaltstrom von 5a über Spule 5, Verbindung 5b, Spule 5', Verbindung 5c, Spule 4, Verbindung 4a und Gleitkontakt 6, der z.B. als Rollenkontakt (Fig. 1) ausgebildet ist, zum Schaltstück 3a. Ueber den Schaltlichtbogen, das feste Schaltstück 3b und die mit letzterem mit einem Ende fest verbundene Spule 4' gelangt der Strom zum anderen äusseren Anschluss 4b. Teil 4c soll die feste, z.B. Klemmverbindung von Schaltstück 3b und Spule 4' andeuten. Den Spulen 5,5' sind Kurzschlussringe 7,7' zugeordnet (Fig. 2).
• Die Wirkungsweise des Schalters ist folgende: Beim Ausschalten verursacht der Zwischen den sich trennenden Schaltstücken 3a, 3b entstehende Lichtbogen durch seine thermische Wirkung einen Druckanstieg in der Kammer la. Dadurch setzt eine Ausgleichsströmung durch die Oeffnungen 2b in die Kammer lb ein. Zugleich bewirken die Magnetfelder der Spule-n 4,5 eine magnetische Beblasung des Lichtbogens, die ihn zum Herumwirbeln in der Kammer la bringt. Durch diese heftige Bewegung im Füllgas ergibt sich ein inniger Wärmeaustausch des Lichtbogens mit dem Füllgas, insbesondere da der Lichtbogerjhelixförmige Formen annimmt, die ihn in Raumteile bringen, in denen vorwiegend noch kaltes Füllgas ist. Gegen Ende des Löschvorganges, d.h. im Bereich kurz vor dem Nulldurchgang des Lichtbogenstromes, unterstützen die Spulen 5,5' ein Hintreiben des Lichtbogens zu Löscheinrichtung 2a, 2b. Das wird dadurch erreicht, dass der in den Kurzschlussringen 7,7' induzierte Strom die Phase des Magnetfeldes um etwa 900 gegenüber derjenigen des Lichtbogenstromes verschiebt. Damit ergibt sich eine im entscheidenden Zeitbereich des Ausschaltvorganges günstige Löschwirkung infolge einer vorteilhaften Kombination von Löschgasströmung und magnetischer Beblasung.
• In bestimmten Fällen kann es zweckmässig sein, in an sich bekannter Weise durch geeignete Anordnung von Teilen aus magnetischem Material das Magnetfeld in die Kammer la hineinzuleiten, um die Wirkung der Spulen zu unterstützen. Dies kann in besonders einfacher und zweckmässiger Weise dadurch geschehen, dass man die Schaltstücke selbst dazu heranzieht, indem man sie zum Teil vorzugsweise an solchen Stellen aus magnetischem Material ausführt, an denen die Stromleitung- und Uebertragung dies ohne weiteres zulässt. Damit der Schaltlichtbogen an den kontaktgebenden Partien der Schalt stücke 3a bzw. 3b möglichst keinen unerwünschten Abbrand erzeugt, sind ringförmige Partien 3c bzw. 3d vorgesehen, die den Fusspunkten des herumwirbelnden Lichtbogens als Laufbahnen dienen.

Claims (5)

1. Patentansprüche

   U Elektrischer Schalter mit einem geschlossenen Löschkammersystem, das mit Druckgas, insbesondere SF6, gefüllt ist und mit magnetischer Beeinflussung des Schaltlichtbogens, gekennzeichnet durch die gemeinsame Anwendung folgender, zum Teil bekannter Merkmale: a) das Löschkammersystem (1) besteht aus zwei durch eine isolierende Zwischenwand (2) getrennten Kammern (la, lb), b) in der Zwischenwand (2) befindet sich mindestens eine als Lichtbogenlöscheinrichtung (2a, 2b) ausgebildete Durchtrittsöffnung (2b) für die Schaltgase, c) die Schaltstücke (3a, 3b) befinden sich in der einen Kammer (la), in welcher durch den Schaltlichtbogen ein Ueberdruck erzeugt wird, so dass infolge einer Löschgasströmung durch die Druchtrittsöffnung(en) (2b) der Lichtbogen beblasen wird, d) der Schaltlichtbogen ist einer vom zu schaltenden Strom abhängigen magnetischen Blasvorrichtung (4,5,7) ausgesetzt, welche derart ausgebildet ist, dass sie einerseits durch Herumwirbeln des Lichtbogens einen innigen Wärmeaustausch mit dem Füllgas bewirkt und andererseits im Strombereich kurz vor dem Nulldurchgang des Schalt stromes den Lichtbogen in Richtung auf die Löscheinrichtung (2a, 2b) treibt.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Blasvorrichtung (4,5,7) aus mindestens einer ersten vom abzuschaltenden Strom durchflossenen Spule (4) besteht, deren Achse annähernd mit derjenigen der Schaltstücke (3a, 3b) zusammenfällt, und dass mindestens eine zweite, ebenfalls vom abzuschaltenden Strom durchflossene Spule (5) mit zugeordnetem Kurzschlussring (7) vorhanden ist, deren Achse annähernd senkrecht zu derjenigen der ersten Spule (4) verläuft, wobei die Anordnung und der Wickelsinn der zweiten Spule (5) so.getroffen sind, dass der Lichtbogen in Richtung auf die Löscheinrichtung (2a, 2b) geblasen wird.
3. 3. Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Blasvorrichtung (4,5,7) Teile aus magnetischem Material enthält, die ein Hineinleiten des Magnetfeldes in die die Schaltstücke (3a, 3b) enthaltene Kammer (la) bewirken.
4. 4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zum Teil aus magnetischem Material bestehenden Schaltstücke (3a, 3b) selbst die genannten Teile bilden.
5. 5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstücke (3a, 3b) ringförmige Partien (3c, 3d) aufweisen, welche den Fusspunkten des Schaltlichtbogens als Laufbahnen dienen. Leerseite