DE697904C

DE697904C - Electric high-voltage switch with arc extinguishing in a closed case

Info

Publication number: DE697904C
Application number: DE1938A0085453
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Vitaly Grosse
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-01-10
Filing date: 1938-01-11
Publication date: 1940-10-29

Description

Elektrischer Hochspannungsschalter mit Lichtbogenlöschung in einer geschlossenen Hülle Bei elektrischen Hochspannungsschaltern mit Lichtbogenlöschung durch strömende Löschmittel in einer geschlossenen Hülle will man die Schaltarbeit möglichst klein halten. Dies ist vor allem deshalb erwünscht, weil sich die Schaltarbeit in der Erwärmung der Umgebung des Lichtbogens äußert und den Schalter thermisch und mechanisch hoch beansprucht. Ferner entstehen bei den Schaltern mit Lichtbogenlöschung durch strömende Löschmittel durch die Gasentwicklung an den Elektroden usw. Gegendrücke, die die Heranführung des Löschmittels an den Lichtbogen erschweren. Zur Verminderung der Schaltarbeit sucht man die Lichtbogenlänge während der Löschung kurz zu halten. Mit kleinen Lichtbogenlängen ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, die Isolierfestigkeit der Schaltstrecke mit dem Verschwinden des Stromes hinreichend rasch zu steigern, um Rückzündungen zu verhindern. Dabei ist es bekannt, den Lichtbogen in einem Gas ganz geringer Dichte zu löschen (Vakuumschalter).Electric high voltage switch with arc extinguishing in one closed shell For electrical high-voltage switches with arc quenching by flowing extinguishing agents in a closed envelope you want the switching work keep it as small as possible. This is especially desirable because the switching work expresses itself in the heating of the area around the arc and thermally the switch and mechanically highly stressed. Furthermore, arcing occurs in the case of switches due to flowing extinguishing agents due to the development of gas on the electrodes etc. counter pressures, which make it difficult for the extinguishing agent to reach the arc. To reduce the switching work one tries to keep the arc length short during the extinguishing. With short arc lengths, however, there arises the problem of insulation strength to increase the switching distance sufficiently quickly with the disappearance of the current, to prevent re-ignition. It is known to use the arc in a gas delete very low density (vacuum switch).

Andere Anordnungen, unter dem Namen der Deion-Circuit-Breakers bekannt, teilen den Lichtbogen zwischen den Kontakten in mehrere Teillichtbögen und bewirken die Lichtbogenlöschung dadurch, daß die Spannungsabfälle an den Fußpunkten der Lichtbögen höher als die treibende Spannung werden.Other arrangements, known as the Deion circuit breakers, divide the arc between the contacts into several partial arcs and cause the arc extinction by the fact that the voltage drops at the base points of the arcs become higher than the driving tension.

Die Erfindung geht nun einen neuen Weg zur Verminderung der Schaltarbeit, der diese Nachteile vermeidet. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß von der Zündung des Lichtbogens bis zum Erreichen der für eine sichere Spannungstrennung ausreichenden Länge in der Hülle ein geringer Druck als Atmosphärendruck herrscht und der Lichtbogen nach dem Erreichen dieser Länge der Einwirkung eines strömenden Löschmittels ausgesetzt wird. Während der Lichtbogenstrom durch den Stromkreis als fest gegeben anzusehen ist, gelingt es durch diese Maßnahme, die Lichtbogenspannung besonders wirkungsvoll zu verringern. Die Lichtbogenspannung setzt sich aus der Spannung der Lichtbogensäule, die beim Hochdrucklichtbogen entscheidend ist, und aus dem Anoden- und Kathodenfall zusammen. Erniedrigt man die Dichte des umgebenden Gases, so sinkt die Säulenspannung rasch auf vernachlässigbar kleine Werte herab. Dagegen steigen mit sinkendem Druck die Abfälle an den Elektroden infolge der Verarmung des Gases an Ladungsträgern. Wenn keine besonderen Maßnahmen torgesehen sind, ist es daher schädlich, die Dichte in der Lichtbogenkammer unter einen bestimmten Wert zu senken. Die günstigsten Werte liegen je nach der Gasart bei 1J" bis 1/1o der Dichte beim Atmosphärendruck.The invention is now a new way to reduce the switching work, which avoids these disadvantages. It is characterized by the fact that from the ignition of the arc until it is sufficient for safe voltage separation Length in the envelope is a lower pressure than atmospheric pressure and the arc after reaching this length exposed to the action of a flowing extinguishing agent will. While the arc current through the circuit is considered fixed is to be seen given, it is possible through this measure to reduce the arc voltage in particular to reduce effectively. The arc voltage is made up of the voltage of the Arc column, which is crucial in high-pressure arcs, and from the anode and cathode fall together. If the density of the surrounding gas is reduced, it decreases the column voltage rapidly drops to negligibly small values. On the other hand, rise with decreasing pressure the waste at the electrodes due to the depletion of the gas on load carriers. If no special measures have been taken, it is therefore harmful to lower the density in the arc chamber below a certain value. Depending on the type of gas, the most favorable values are 1J "to 1 / 1o of the density Atmospheric pressure.

Man wird zur Verminderung der Säulenspannung dann wesentlich-tiefer mit- der Dichte gehen können, wenn besondere, Maßnahmen vorgesehen sind, um die Abfälle an den Elektroden zu vermindern. Eine derartige Maßnahme ist z. B. die Anbringung von Stoffen in der Nähe der Lichtbogenfußpunkte, die in besonders hohem Maße die Abfälle herabsetzen, wie sie in der Technik der Gasentladungsröhren bekannt sind. Es ist weiterhin möglich, Gase mit besonders niedriger Ionisierungsspannung, z. B. fiIetalldämpfe, zu verwenden. Ferner kann die Lichtbogenkammer absichtlich etwas undicht gemacht werden, indem kleine Zuströmöffnungen an den Lichtbogenfußpunkten angeordnet werden, so daß sich an diesen selbsttätig eine höhere Gasdichte als in der Lichtbogensäule auszubilden vermag.In order to reduce the column tension, one then becomes much deeper can go with the density, if special measures are provided to the To reduce waste on the electrodes. Such a measure is z. B. the attachment of substances in the vicinity of the arc roots, which to a particularly high degree Reduce waste, as they are known in the art of gas discharge tubes. It is also possible to use gases with a particularly low ionization voltage, e.g. B. metal vapors to be used. Furthermore, the arc chamber can do something on purpose can be made leaky by making small inflow openings at the arc roots be arranged so that a higher gas density than in capable of forming the arc column.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Druck weitgehend zu senken, soweit die zur Druckabsenkung dienenden Vorrichtungen dies erlauben.This measure makes it possible to largely reduce the pressure, as far as the devices used to lower the pressure allow this.

Eine wirksame Herabsetzung des Druckes in der Lichtbogenkammer beim Ausschalten kann durch eine beim Schaltvorgang betätigte Kolbenpumpe erreicht «-erden oder auch durch dauernde;, die Verdünnung aufrechterhaltendes Pumpen. Dann erst wird der Lichtbogen gezogen, bis er eine für eine sichere Spannungstrennung ausreichende Länge erreicht. Die Löschung wird durch strömende gasförmige oder flüssige Löschmittel, die' der Lichtbogenkammer plötzlich zugeführt werden, bewirkt. Dadurch ;teigt die Lichtbogenspannung fast augenblicklich auf ein Vielfaches des Wertes im verdünnten Raum an, und die Löschung erfolgt beim nächsten Stromnulldurchgang in der bei Schaltern mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes Löschmittel bekannten Weise. Um ein Ausströmen des Löschmittels aus der Lichtbogenkammer zu ermöglichen, wird diese zweckmäßig mit einem Rückschlagventil versehen. Dieses kann als Schnellventil ausgebildet werden, d. h. als ein Ventil, bei dem die beaufschlagte Fläche bei seiner Öffnung plötzlich zunimmt.An effective reduction in pressure in the arc chamber at Switching off can be achieved by a piston pump activated during the switching process or by constant pumping that maintains the dilution. Then first the arc is drawn until it is sufficient for safe voltage separation Length reached. The extinguishing is carried out by flowing gaseous or liquid extinguishing agents, which are suddenly fed to the arc chamber. As a result, the Arc voltage almost instantaneously to a multiple of the value in the diluted Space on, and the deletion takes place at the next current zero crossing in the with switches with arc extinguishing by a flowing extinguishing agent known manner. To a This will allow the extinguishing agent to flow out of the arc chamber appropriately provided with a check valve. This can be designed as a quick valve be, d. H. as a valve in which the acted upon area upon its opening suddenly increases.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung des Schaltprinzips gemäß der Erfindung wird erreicht bei synchron. arbeitenden Schaltern, und zwar vor allem bei solchen mit Löschung durch Druckgas. Wird hier nämlich das Löschmittel in an sich bekannter Weise schlagartig kurz vor dem Nulldurchgang des Stromes zugeführt, so verliert die Lichtbogensäule beim Nulldurchgang fast unverzögert ihre Leitfähigkeit, da sie ja infolge der geringen Brennspannung nur wenig Energie gespeichert enthält. Hierdurch wird also nicht nur die Lichtbogenarbeit bei der Verengung des Lichtbogens außerordentlich vermindert, sondern auch die eigentliche Löscharbeit auf einen Bruchteil der bei normalen Schaltern auftretenden Arbeit herabgesetzt. Der Lichtbogen. erlischt aast augenblicklich, ohne daß sich eine nennenswerte Lichtbogenspannung ausbilden kann. .A particularly advantageous application of the switching principle according to FIG Invention is achieved at synchronous. working switches, and above all in those with extinguishing by pressurized gas. The extinguishing agent is activated here in a known manner suddenly supplied shortly before the zero crossing of the current, so the arc column loses its conductivity almost instantaneously when it crosses zero, because it contains little energy stored due to the low operating voltage. So this not only does the arc work in narrowing the arc extremely reduced, but also the actual extinguishing work to a fraction the work that occurs with normal switches is reduced. The arc. goes out aast instantaneously without developing an appreciable arc voltage can. .

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar ist ein Schalter mit einer Einrichtung, die die Verdünnung des Gases innerhalb des Lichtbogenraums während des Schaltvorgangs bewirkt, und Lichtbogenlöschung durch Druckgas dargestellt. Abb. z zeigt den Schalter in der Einschaltstellung, Abb.2 in der Löschstellung.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely is a switch with a device that allows the dilution of the gas within of the arc chamber during the switching process, and arc extinction by Pressurized gas shown. Fig. Z shows the switch in the on position, Fig.2 in the extinguishing position.

Durch die Abwärtsbewegung des Kolbens q. wird die Luft in der .Schaltkammer zwischen der Düse z und dem Kolben q. verdünnt, während der Schaltstift vorerst noch stehen bleibt und die Düsenöffnung x verschließt. Nachdem der Kolben q. die in Abb. x gestrichelt angedeutete, in Abb. 2 ausgezeichnete Stellung 4' erreicht hat, wird die Schaltelektrode 2 nach unten bewegt. Gleichzeitig wird der Schaltstelle unterhalb des Kolbens durch die Zuleitung 6 Druckgas zugeführt. Sobald der Stift bei seiner Abwärtsbewegung die düsenförmige Öffnung 7 des aus Isolierstoff bestehenden Kolbens freigibt, strömt das Löschgas durch diese Öffnung in die Lichtbogenkammer. Der Lichtbogen wird durch die Druckerhöhung und durch die Beblasung beim nächsten Nulldurchgang gelöscht. Wie beschrieben, ist es besonders zweckmäßig, die Stiftbewegung derart zu synchronisieren, daß die Beblasung des Lichtbogens unmittelbar vor dem Nulldurchgang einsetzt. Da der Druck in der Lichtbogenkammer anwächst, könnte er die Nachströmung beeinträchtigen. Es ist deshalb möglich, jedoch bei schneller Löschung nicht unbedingt erforderlich, ein Rückschlagventil 8 vorzusehen, das bei Überschreiten eines bestimmten Druckes in der Lichtbogenkammer geöffnet wird. Mit g sind Rippen bezeichnet, die den Ventilkörper führen. Zur Zuleitung des Stromes für den Schaltstift 2 dient ein Schleifkontakt io. Bei starken Nennströmen können die Zugstangen 5 mit dem Kolben als Parallelkontakte ausgebildet werden.The downward movement of the piston q. the air in the .switching chamber between the nozzle z and the piston q. thinned while the switch pin for the time being still stops and the nozzle opening x closes. After the piston q. the in Fig. x indicated by dashed lines, in Fig. 2 marked position 4 'is reached has, the switching electrode 2 is moved downwards. At the same time the switch point 6 pressurized gas is supplied below the piston through the supply line 6. Once the pen during its downward movement, the nozzle-shaped opening 7 of the insulating material Piston releases, the extinguishing gas flows through this opening into the arc chamber. The arc is caused by the pressure increase and by blowing the next Zero crossing deleted. As described, it is particularly useful to move the pen synchronize so that the blowing of the arc immediately before the Zero crossing begins. As the pressure in the arc chamber increases, it could affect the post-flow. It is therefore possible, but with quick deletion not absolutely necessary to provide a check valve 8, which when exceeded a certain pressure is opened in the arc chamber. With g are ribs referred to, which guide the valve body. To feed the electricity for the Switch pin 2 is a sliding contact io. At high rated currents, the tie rods 5 can with the piston are designed as parallel contacts.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electric high voltage switch with arc extinguishing in a closed envelope, characterized in that from the ignition of the arc until the length in the shell is at a lower pressure than atmospheric pressure and the arc after reaching this length exposed to the action of a flowing extinguishing agent will.

2. Electrical high-voltage switch according to claim i, characterized in that that the gas density in the arc chamber during the drawing of the arc 1 / 2o to 1 / 1o of the gas density at atmospheric pressure.

3. High voltage electrical switch according to claims i and 2, characterized in that the arc is only drawn after the gas density of the switching chamber is reduced. q ..

High voltage electrical switch according to claims i to 3, characterized in that the reduction in gas density takes place during the switching process by a piston moving in the arc chamber.

5. Electric High-voltage switch according to Claims i to 4, characterized in that the electrodes, at which the arc burns are equipped with substances that reduce the voltage drops lower on the electrodes.

6. Electrical high-voltage switch according to claim i to 5, characterized in that the extinguishing agent just before the arc chamber is fed to the current zero crossing.

7. Electric. High voltage switch after Claims i to 6, characterized in that the arc chamber is provided with a check valve is closed to the outside air.