und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung von Schaltkammergehäusen anzuwenden, wie sie bei gekapselten Schaltern in Form von Druckgasschaltern mit selbsterzeugender Löschgasströmung verwendet werden.
Bei Hochspannungs-Leistungsschaltern in Form von Druckgasschaltern wird während eines Ausschaltvorganges im Bereich der sich öffnenden Kontakte eine Gasströmung erzeugt, die ein schnelles Löschen des sich ausbildenden Lichtbogens bewirkt. Die Löschgasströmung wird dabei mit Konstruktionselementen wie Düsen, Kolben und Strömungskanälen erzeugt, wobei die bewegbaren Konstruktionselemente an die Bewegung des bewegbaren Schaltkontaktes gekoppelt sind. Die Schaltkontakte und die der Lichtbogenlöschung dienenden Konstruktionselemente sind hierbei innerhalb einer zylindrischen Schaltkammer angeordnet. Diese Schaltkammer weist auch Volumenbereiche auf, in welche diejenigen Gasanteile abströmen können, mit denen der Lichtbogen beblasen wurde.
In diesen Volumenbereichen werden die Löschgase gekühlt, bevor sie aus der Schaltkammer in den dielektrisch beanspruchten Gasraum zwischen der Schaltkammer und der die Schaltkammer umgebenden Kapselung gelangen. Je mehr das Löschgas abgekühlt ist, umso weniger Ladungsträger weist es auf, das heisst umso weniger beeinflusst es die dielektrischen Verhältnisse innerhalb des Kapselungsgehäuses. Dies ist von besonderer Bedeutung für Schalter, bei denen das Kapselungsgehäuse aus Metall besteht und Erdpotenzial aufweist. Die Temperatur der in dem dielektrisch beanspruchten Gasraum eingeleiteten Gase beeinflusst daher die Bemessung des Volumens dieses Gasraumes und damit die äusseren Abmessungen des Kapselungsgehäuses.
Hochspannungs-Leistungsschalter in Form von Druckgasschaltern mit selbsterzeugender Löschgasströmung können als einpolig gekapselte, mehrstufige Hochspannungsschalter ausgebildet sein, wobei innerhalb eines zylindrischen oder quasizylindrischen Kapselungsgehäuses wenigstens zwei hintereinander angeordnete zylindrische Schaltkammern mit jeweils einem Schaltkammergehäuse und einem achsparallel zur Schaltkammer angeordneten zylindrischen Steuerwiderstand oder -kondensator angeordnet sind und sowohl die jeweilige Schaltkammer als auch das zugehörige Steuerelement mit ihren Achsen aussermittig zum Kapselungsgehäuse, aber gemeinsam in einer auch die Achse des Kapselungsgehäuses aufnehmenden Ebene oder in einer dazu parallelen Ebene angeordnet sind (US 4 413 165, DE-Z "SF 6 -isolierte Schaltanlagen für 123-525 kV", Prospekt der Siemens AG, Bestell-Nr.
E-129/2043, 1983, Seiten 32 und 36). Hochspannungs-Leistungsschalter können aber auch mehrpolig gekapselt angeordnet sein, wobei in einem zylindrischen oder quasizylindrischen Kapselungsgehäuse drei jeweils ein Schaltkammergehäuse aufweisende Schaltkammern parallel zueinander und achsparallel zum Kapselungsgehäuse angeordnet sind.
Ausgehend von einem einpolig gekapselten Hochspannungs-Leistungsschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 bzw. einem mehrpolig gekapselten Leistungsschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 2 liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Kühlwirkung des Abströmvolumens der jeweiligen Schaltkammer zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem einpolig gekapselten Hochspannungsschalter vorgesehen, dass das Schaltkammergehäuse im Querschnitt oval ausgebildet ist, wobei die Achse des grössten Durchmessers des ovalen Querschnittes senkrecht oder annähernd senkrecht zu der die Lage der Achsen des jeweiligen Schaltkammergehäuses und des zugehörigen Steuerelementes bestimmenden Ebene verläuft. Bei einem mehrpolig gekapselten Leistungsschalter ist ebenfalls vorgesehen, dass die Schalt kammergehäuse im Querschnitt oval ausgebildet sind, wobei in diesem Fall die Achse des grössten Durchmessers des jeweiligen ovalen Querschnittes senkrecht oder annähernd senkrecht zu der die Achse des jeweiligen Schaltkammergehäuses und die Achse des Kapselungsgehäuses aufnehmenden Ebene verläuft.
Die gemäss der Erfindung vorgesehene Massnahme der ovalen Gestaltung des Schaltkammergehäuses zielt darauf ab, das Volumen der Schaltkammer, insbesondere das die heissen Löschgase aufnehmende Abströmvolumen zu vergrössern, ohne zugleich die dielektrisch kritischen Abstände zwischen Schaltkammer und Kapselungsgehäuse zu vergrösseren. Dies ist möglich, weil die Schaltkammern - wenigstens teilweise - aussermittig zur Achse des Kapselungsgehäuses angeordnet sind und daher unterschiedliche Oberflächenbereiche der Schaltkammern unterschiedlich grosse Abstände zum Kapselungsgehäuse aufweisen. In den Bereichen grösseren Abstandes kann die Schaltkammerwandung aufgeweitet werden, wodurch in erheblichem Umfang zusätzliches, die Abkühlung der Löschgase begünstigendes Abströmvolumen bereitgestellt wird.
Gegebenenfalls kann diese Massnahme auch eine Reduzierung des Durchmessers des Kapselungsgehäuses ermöglichen. - Die ovale Ausgestaltung des Querschnittes der Schaltkammergehäuse kann symmetrisch sein, wie es bei Ellipsen der Fall ist, sie kann aber auch unsymmetrisch oder nur einseitig vorliegen. Wesentlich ist in jedem Fall, dass durch eine Abweichung von der kreisförmigen Querschnittsform des Schaltkammergehäuses ein grösseres Abströmvolumen bereitgestellt wird.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 eine stark schematisierte Querschnittsdarstellung eines einpolig gekapselten, mehrstufigen Hochspannungs-Leistungsschalters und Fig. 2 eine ebenfalls stark vereinfachte Querschnittsdarstellung eines mehrpolig gekapselten Hochspannungs-Leistungsschalters.
Gemäss Fig. 1 sind in einem metallenen Kapselungsgehäuse 1 eine Schaltkammer 3 und ein Steuerkondensator 10 angeordnet. Die Achse 2 des Kapselungsgehäuse und die Achse 5 der Schaltkammer sowie die Achse 11 des Steuerkondensators verlaufen parallel zueinander in einer gemeinsamen vertikalen Ebene 12. Die Schaltkammer 3 und der Steuerkondensator 10 sind dabei aussermittig zur Achse 2 des Kapselungsgehäuses angeordnet.
Die Schaltkammer 3 weist ein Schaltkammergehäuse 4 auf, das eine elliptische Form hat, wobei die Achse 6 des grössten Durchmessers senkrecht zur vertikalen Ebene 12 verläuft. Gegenüber einer üblichen zylindrischen Ausgestaltung des Schaltkammergehäuses, wie es mit der gestrichelten Kontur 9 angedeutet ist, weist das Schaltkammergehäuse 4 zusätzliche Volumenbereiche 7 und 8 auf, die bei Schaltvorgängen für die Kühlung heisser Löschgase genutzt werden können.
In der Querschnittsdarstellung sind noch Schalt-stangen 13 angedeutet, die zum Antrieb der bewegbaren Teile der in der Schaltkammer 3 befindlichen, nicht näher dargestellten Teile der eigentlichen Schalteinrichtung dienen.
Gemäss Fig. 2 sind in dem zylindrisch ausgebildeten und mit Anschlussflanschen 21 und 22 versehenen Kapselungsgehäuse 20 drei Schaltkammern 24 angeordnet. Die Achse 23 des Kapselungsgehäuses 20 und die Achsen 28, 29 und 30 der Schaltkammern 24 verlaufen dabei parallel zueinander und liegen gemeinsam in einer vertikalen Ebene 34.
Auch hier sind die einzelnen Schaltkammergehäuse 25 oval, speziell elliptisch ausgebildet, wodurch gegenüber einer üblichen kreisförmigen Ausgestaltung, wie sie gestrichelt angedeutet ist, zusätzliche Volumenbereiche 26 und 27 geschaffen werden. Die elliptische Ausgestaltung der Schaltkammergehäuse 25 ist dabei so vorgenommen, dass die Achsen 31, 32 und 33 des grössten Durchmessers der Schaltkammergehäuse senkrecht zu der vertikalen Ebene 34 verlaufen.
and is to be used in the structural design of interrupter housings, as they are used in encapsulated switches in the form of compressed gas switches with self-generating extinguishing gas flow.
In the case of high-voltage circuit breakers in the form of compressed gas switches, a gas flow is generated during a switch-off process in the area of the opening contacts, which causes the arc to be quickly extinguished. The extinguishing gas flow is generated with construction elements such as nozzles, pistons and flow channels, the movable construction elements being coupled to the movement of the movable switching contact. The switching contacts and the construction elements used for arc quenching are arranged within a cylindrical switching chamber. This switching chamber also has volume areas into which those gas components can flow with which the arc was blown.
The extinguishing gases are cooled in these volume ranges before they reach the dielectric-stressed gas space between the switching chamber and the encapsulation surrounding the switching chamber from the switching chamber. The more the extinguishing gas has cooled, the less charge carriers it has, that is to say the less it influences the dielectric conditions within the encapsulation housing. This is of particular importance for switches in which the encapsulation housing is made of metal and has earth potential. The temperature of the gases introduced in the dielectrically stressed gas space therefore influences the dimensioning of the volume of this gas space and thus the outer dimensions of the encapsulation housing.
High-voltage circuit breakers in the form of compressed gas switches with self-generating extinguishing gas flow can be designed as single-pole encapsulated, multi-stage high-voltage switches, with at least two cylindrical switching chambers arranged one behind the other, each with a switching chamber housing and a cylindrical control resistor arranged parallel to the switching chamber, being arranged within a cylindrical or quasi-cylindrical encapsulation housing and both the respective switching chamber and the associated control element with their axes are arranged eccentrically to the encapsulation housing, but together in a plane also receiving the axis of the encapsulation housing or in a plane parallel thereto (US 4,413,165, DE-Z "SF 6 -insulated Switchgear for 123-525 kV ", brochure from Siemens AG, order no.
E-129/2043, 1983, pages 32 and 36). High-voltage circuit breakers can, however, also be encapsulated in a multipole manner, three switching chambers each having a switching chamber housing being arranged parallel to one another and axially parallel to the encapsulating housing in a cylindrical or quasi-cylindrical encapsulation housing.
Starting from a single-pole encapsulated high-voltage circuit breaker with the features of the preamble of claim 1 or a multi-pole encapsulated circuit breaker with the features of the preamble of claim 2, the invention is based on the object of improving the cooling effect of the outflow volume of the respective switching chamber.
To solve this problem, it is provided in a single-pole encapsulated high-voltage switch that the switching chamber housing is oval in cross section, the axis of the largest diameter of the oval cross section running perpendicular or approximately perpendicular to the plane determining the position of the axes of the respective switching chamber housing and the associated control element , In a multi-pole encapsulated circuit breaker it is also provided that the switching chamber housing is oval in cross section, in which case the axis of the largest diameter of the respective oval cross section is perpendicular or approximately perpendicular to the plane receiving the axis of the respective switching chamber housing and the axis of the encapsulating housing runs.
The measure of the oval design of the switching chamber housing provided according to the invention aims to increase the volume of the switching chamber, in particular the outflow volume which absorbs the hot extinguishing gases, without at the same time increasing the dielectric critical distances between the switching chamber and the encapsulation housing. This is possible because the switching chambers are - at least partially - arranged eccentrically to the axis of the encapsulation housing and therefore different surface areas of the switching chambers are at different distances from the encapsulation housing. In the areas of greater distance, the switching chamber wall can be widened, as a result of which a considerable additional outflow volume which promotes the cooling of the extinguishing gases is provided.
If necessary, this measure can also enable a reduction in the diameter of the encapsulation housing. - The oval configuration of the cross section of the interrupter housing can be symmetrical, as is the case with ellipses, but it can also be asymmetrical or only on one side. It is essential in any case that a larger outflow volume is provided due to a deviation from the circular cross-sectional shape of the switching chamber housing.
Two embodiments of the invention are shown in FIGS. 1 and 2. 1 shows a highly schematic cross-sectional illustration of a single-pole encapsulated, multi-stage high-voltage circuit breaker, and FIG. 2 shows a likewise greatly simplified cross-sectional illustration of a multi-pole encapsulated high-voltage circuit breaker.
1, a switching chamber 3 and a control capacitor 10 are arranged in a metal encapsulation housing 1. The axis 2 of the encapsulation housing and the axis 5 of the switching chamber and the axis 11 of the control capacitor run parallel to one another in a common vertical plane 12. The switching chamber 3 and the control capacitor 10 are arranged eccentrically to the axis 2 of the encapsulation housing.
The switching chamber 3 has a switching chamber housing 4 which has an elliptical shape, the axis 6 of the largest diameter running perpendicular to the vertical plane 12. Compared to a conventional cylindrical configuration of the switching chamber housing, as is indicated by the dashed contour 9, the switching chamber housing 4 has additional volume areas 7 and 8, which can be used in switching operations for cooling hot extinguishing gases.
In the cross-sectional view, switching rods 13 are also indicated, which serve to drive the movable parts of the parts of the actual switching device, not shown, located in the switching chamber 3.
2, three switching chambers 24 are arranged in the cylindrical encapsulation housing 20 provided with connecting flanges 21 and 22. The axis 23 of the encapsulation housing 20 and the axes 28, 29 and 30 of the switching chambers 24 run parallel to one another and lie together in a vertical plane 34.
Here, too, the individual switching chamber housings 25 are oval, specially elliptical, as a result of which additional volume regions 26 and 27 are created compared to a conventional circular configuration, as indicated by dashed lines. The elliptical configuration of the switching chamber housing 25 is carried out in such a way that the axes 31, 32 and 33 of the largest diameter of the switching chamber housing run perpendicular to the vertical plane 34.