DE1151586B - Druckgasschalter mit stromabhaengiger Loeschmittelstroemung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Lichtbögen in Hochleistungsschalteni und Lasttrennern mittels eines Druckgasstromes zu beblasen und dadurch zu löschen. Zur Erzeugung der Druckgasströmung sind verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise kann das Gas mittels eines Kompressors auf hohen Druck gebracht und in einem Reservoir gespeichert werden. Durch entsprechende Ventile wird im Schaltmoment die Beblasung der Schaltstrecke eingeleitet. Andererseits ist es bekannt, das für die Beblasung notwendige Druckgefälle durch den Lichtbogen selbst zu erzeugen, indem zuerst ein sogenannter Hilfslichtbogen gezogen wird und das durch die Erhitzung komprimierte Gas auf die eigentliche Unterbrechungsstelle geleitet wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Druckgasströmung mittels eines mechanisch betätigten Kolbens in der Nähe der Unterbrechungsstelle im Schaltmoment zu erzeugen.

Sämtliche erwähnten Blasverfahren haben im Schalterbau Anwendung gefunden, insbesondere bei Druckluftschaltern. Nachdem nun außer Druckluft bei Gasschaltern vermehrt auch elektronegative Gase verwendet werden und dadurch teilweise ein wesentlich geänderter Schalteraufbau bedingt wird, stellen sich auch für die Erzeugung der Blasung neue Probleme. Schalter mit elektronegativen Gasen als Löschmittel erfordern sozusagen zwangläufig einen geschlossenen Gaskreislauf, d. h., die abströmenden Gase müssen in besonders ausgebildeten Schalterteilen oder Gehäusen aufgefangen und erneut für die Beblasung des Lichtbogens verwendet werden. Man strebt deshalb nach Blasvorrichtungen, die sich möglichst vollständig im Schalter selbst unterbringen lassen. Zudem ermöglichen die wesentlich besseren Löscheigenschaften der elektronegativen Gase gegenüber Luft auch für relativ große Schaltleistungen mit durch den Ausschaltvorgang selbst erzeugter Blasenergie auszukommen, d. h. auf einen Kompresser zu verzichten. Die bisher bekannten Einrichtungen zur Selbstbeblasung weisen jedoch den folgenden grundsätzlichen Nachteil auf.

Die Erzeugung der für die Löschmittelströmung notwendigen Energie mittels Hilfslichtbogen ergibt für die Beblasung bereits ionisierte Gase und kommt aus diesem Grunde nur für relativ geringe Schaltleistungen in Betracht.

Die Erzeugung der Blasenergie mittels Kompressionskolben vermeidet diesen Nachteil, benötigt jedoch eine erhebliche Fremdenergie zur Erzeugung einer genügenden Blaswirkung.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit wenigstens einer Unterbrechungsstelle, Druckgasschalter mit stromabhängiger
Löschmittelströmung

Anmelder:

Fabrik elektrischer Apparate
Sprecher & Schuh A. G., Aarau. (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Leinweber

und Dipl.-Ing. H. Zimmermann, Patentanwälte,

München 2, Rosental 7

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 25. August 1961 (Nr. 3 A 6533/61)

Dipl.-El.-Ing. Werner Lerch, Aarau (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

einer den beweglichen Schaltkontakt umhüllenden Blasdüse und stromabhängiger, durch den Ausschaltvorgang selbst mittels eines bewegten Kolbens erzeugter Lichtbogenlöschströmung von vorzugsweise elektronegativen Gasen, bei dem gemäß der Erfindung die zum Bewegen des Kolbens notwendige Energie wenigstens teilweise durch die in einem deformierbaren, vom abzuschaltenden Strom durchflossenen Leitergebilde auftretenden elektrodynamischen Kräfte erzeugt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Fig. 1 zeigt im Schnitt den prinzipiellen Aufbau der eigentlichen Lichtbogenlöschvorrichtung in der Einschaltstellung,
Fig. 2 die gleiche Vorrichtung in Ausschaltstellung; Fig. 3 ist eine vereinfachte Schnittzeichnung eines Druckgasschalters mit zur Lichtbogenlöschvorrichtung parallel geschalteten Entlastungskontakten.

In den Fig. 1 und 2 ist 1 der feststehende und 2 der bewegliche Kontakt des Druckgasschalters. Der bewegliche Kontakt 2 ist samt der ihn umhüllenden Blasdüse 3 starr mit einem Kolben 4 verbunden, welcher eine Durchgangsöffnung 5 aufweist und mittels einer Klinke 9 in der EinschaltsteEung verriegelt werden kann. Der Kolben gleitet in dem mit einem elektronegativen Gas gefüllten Zylinder 6 und steht unter der Wirkung einer zwischen dem Kolben 4 und dem im Zylinderboden befestigten Strom-

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anschlußstück 8 angeordneten Zugfeder 7 aus elektrisch gut leitendem Werkstoff.

Beim Ausschalten (Fig. 2) wird die Klinke 9 gelöst. Die Feder 7 zieht den Kolben 4 nach unten und öffnet dabei die Kontakte 1 und 2. Gleichzeitig wird das Gas im Zylinder 6 komprimiert und strömt in Richtung des Pfeiles durch die Öffnung 5 und die Düse 3, wobei es den Lichtbogen zwischen den Kontakten 1 und 2 löscht. Solange der Lichtbogen brennt, fließt der Strom von Kontakt 1 auf den Kontakt 2 und von dort über die Feder 7 auf den unteren Anschluß 8. Während bei kleinen Strömen kaum eine zusätzliche Kraftwirkung auf die einzelnen Federwindungen auftritt, die Löschströmung also praktisch allein durch die Federenergie erzeugt werden muß, so ergeben sich bei größeren Strömen, d. h. besonders bei Kurzschlußabschaltungen, zwischen den Federwindungen beträchtliche elektrodynamische Kräfte, die als zusätzliche Kompressionskraft auf den Kolben 4 übertragen werden.

Die dargestellte Vorrichtung gestattet demnach, bei Überströmen das Abschaltvermögen wesentlich zu erhöhen. Die Löschströmung ist in einem gewissen Maße stromabhängig, indem bei kleinen Strömen auch die Blaswirkung geringer ist und dadurch das in Gasschaltern oft zu beträchtlichen Überspannungen führende Abreißen kleiner Ströme vermieden wird.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schalters, der auf dem beschriebenen Löschprinzip beruht. Der äußere Antriebs- und Auslösemechanismus sowie die Isolation gegen Erde sind nicht eingezeichnet, und der Schalter ist in seiner Einschaltstellung dargestellt.

Der eigentliche Unterbrecher besteht aus den Teilen 1 bis 7 und ist grundsätzlich gleichgestaltet, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die Blattfeder 18 drückt den Kontakt 1 gegen den Kontakt 2. Parallel zum Unterbrecher liegt ein Trennschalter, bestehend aus einem oberen festen Kontakt 10, einem beweglichen Schaltstift 11 und einem Gleitkontakt 12. Im Boden des Zylinders 6 ist ein Rückschlagventil 13 vorgesehen. Der Kolben 4 und der Kontakt 2 des Unterbrechers sowie der Schaltstift 11 des Paralleltrenners werden durch einen Mechanismus 14 bis 17 und 24 bis 26 betätigt, und die ganze Schaltvorrichtung ist in einem gasdichten Behälter untergebracht, dessen mittlerer Teil 6 aus Isoliermaterial besteht, während die obere Haube 19 und der untere Teil 20 aus Metall sein können. Die oberen Kontakte 1 und 10 sind elektrisch miteinander verbunden und endigen am Anschlußbolzen 21. Der Gleitkontakt 12 und die stromführende Feder 7 sind mit dem unteren Anschlußbolzen 8 leitend verbunden. Der ganze Behälter 6, 19 und 20 ist mit einem elektronegativen Gas, z. B. SF₆, gefüllt, das vorzugsweise unter Überdruck steht.

Die stromführenden Teile des Schalters sind in bekannter Weise so dimensioniert, daß im Einschaltzustand der weitaus größere Stromanteil über den Paralleltrenner 10, 11, 12 fließt, während die Strombahn des Unterbrechers 1, 2, 7, 8 nur während des Ausschaltvorganges, d. h. kurzzeitig vom Gesamtstrom durchflossen ist. Um auszuschalten, bewegt man das rechte Ende des Hebels 14 nach oben, wodurch über die Lasche 15 der Schaltstift 11 aus dem Kontakt 10 gezogen wird und der Gesamtstrom durch den Unterbrecher fließt, bis die auf der Welle 24 frei gelagerte Kurvenscheibe 16 durch ihren Nocken 25 mitgedreht wird und die mit dem Kolben 4 verbundene Stange 17 freigibt und sich der Kolben samt dem Kontakt 2 unter der Wirkung der Feder 7 nach unten bewegt. Das im Zylinder 6 befindliche Gas kann bei geschlossenem Rückschlagventil 13 nur nach oben durch die Öffnung 5 und die Düse 3 entweichen und löscht den zwischen den sich öffnenden Kontakten 1 und 2 brennenden Lichtbogen. Nach dem Abschalten gleicht sich der Druck im ganzen Behälter durch die Öffnungen 22 und 23 wieder aus.

Bei kleinen Strömen bewegt sich der Kolben nur unter der Wirkung der vorgespannten Feder 7 bis in die gestrichelt eingezeichnete Lage, wobei schon diese geringe Blaswirkung zur Löschung ausreicht. Bei großen Strömen, z. B. bei Kurzschluß, zieht die Feder unter der elektrodynamischen Wirkung des sie durchfließenden Stromes den Kolben mit großer Kraft bis in seine untere Endlage und verstärkt auf diese Weise die Blasung ganz erheblich. Beim Einschalten wird das rechte Ende des Hebels 14 nach unten bewegt, wobei zunächst der Paralleltrenner 11 über die Lasche 15 schließt, anschließend wird die Kurvenscheibe 16 durch ihren Nocken 26 mitgedreht und schließt über die Stange 17 auch die Unterbrecherkontakte 1 und 2. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 füllt sich gleichzeitig der Zylinder 6 über das offene Rückschlagventil 13 rasch wieder mit Löschgas.

Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden. Es kann auch an Stelle der Schraubenfeder 7 ein elastischer und stromdurchflossener Metallbalg verwendet werden, der sich dank der zickzackförmigen Stromlaufbahn unter der elektrodynamischen Wirkung eines hohen Kurzschlußstromes ausdehnt und den Blaskolben über eine geeignete Kraftübertragungsvorrichtung beim Ausschalten zusätzlich beschleunigt und so die Löschmittelströmung erhöht.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Druckgasschalter mit mindestens einer Unterbrechungsstelle, einer den beweglichen Schaltkontakt umhüllenden Blasdüse und stromabhängiger, durch den Ausschaltvorgang selbst mittels eines bewegten Kolbens erzeugter Löschmittelströmung von vorzugsweise elektronegativen Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Bewegen des Kolbens erforderliche Energie wenigstens zum Teil durch die in einem deformierbaren, vom abzuschaltenden Strom durchflossenen Leitergebilde (7) auftretenden elektrodynamischen Kräfte erzeugt wird.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromdurchflossene Leitergebilde (7) als Schraubenfeder ausgebildet ist.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromdurchflossene Leitergebilde (7) als Zickzackfeder ausgebildet ist.

4. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromdurchflossene Leitergebilde (7) als Balg ausgebildet ist.

5. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Schaltkon-

takt (2) in an sich bekannter Weise samt einer ihn umhüllenden Blasdüse (3) mit dem Kolben (4) starr verbunden ist und im Kolben eine Durchgangsöffnung (5) nach dem Innern der Blasdüse (3) vorgesehen ist.

6. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromunterbrechungsstelle in der Einschaltstellung in an sich bekannter Weise durch wenigstens einen Paralleltrenner (11) überbrückt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 607 466, 647 042, 150.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen