DE1928585U

DE1928585U - Schalter fuer hochgespannten gleichstrom.

Info

Publication number: DE1928585U
Application number: DEF27463U
Authority: DE
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1964-03-26
Filing date: 1965-02-03
Publication date: 1965-12-09
Also published as: US3430062A; CH406357A; GB1065803A

Description

Die feuerung betrifft einen Sehalter für hochgespannten Gleichstrom mit einem Hauptstrompfad, in welchem wenigstens ein für den Betriebsstrom bemessener Trenner liegt und einem dazu parallel geschalteten Nebenstrompfad, in welchem eine Vielzahl von unter sich in Reihe geschalteten Teilunterbrechern angeordnet ist, welch letztere dem Trenner nacheilend öffnen und für die eigentliche Lichtbogenlöschung vorgesehen sind und jedem dieser Teilunterbrecher eine zur Spannungssteuerung dienende Impedanz zugeordnet ist.

Mit den Fortschritten des Gleich- und Wechselrichterbaus gewinnt neuerdings die Energieübertragung mit hochgespanntem Gleichstrom an Bedeutung. Die Entwicklung auf diesem Gebiet ist jedoch dadurch behindert, daß für den Betrieb von Gleichstromnetzen keine geeigenten Schaltgeräte zur Verfügung stehen. Der

-2-

Betrieb könnte allerdings schon wesentlich erleichtert werden, wenn zumindest Last und mäßige Überlast betriebsmäßig und ohne störende Einwirkungen auf die, Stromrichter geschaltet werden könnten. Dazu sind schon mehrfach Schalter vorgeschlagen worden, die gegebenenfalls mehr als zwanzig Teilunterbrechungsstellen haben können.

Bei einem dieser bekannten Schalter ist die Zahl der in Reihe hintereinander liegenden.Unterbrechungsstellen gleich oder größer als die Verhältniszahl zwischen der zu unterbrechenden Spannung und dem Spannungsabfall an der kalten Kathode pro Unterbrechungsstelle.

Bei einem anderen bekannten Schalter mit mehreren hintereinander geschalteten Trennstrecken ist die Anzahl der Trennstrecken einer bestimmten gewählten Länge gleich dem Quotienten aus der Netzspannung und einer Spannung, die größer ist als die GrenzSpannung der einzelnen, den Lichtbogen aufrechterhaltenden Trennstrecken. Dabei ist jedes Kontaktpaar bis nach erfolgter Trennung in einer Einzelkammer eingeschlossen.

Außerdem ist auch die Verwendung yon spannungsabhängigen Widerständen als Steuerimpedanz für Schaltstrecken und als

-3-

Dämpfungselement bekannt geworden.

Die Neuerung stellt sich nun die Aufgabe, einen zum Schalten betriebsmäßiger Ströme in Netzen mit hochgespanntem G-leichstrom geeigneten Schalter mit Mehrfachunterbrechung zu schaffen, der eine besonders einfache und raumsparende Bauweise hat.

Diese Aufgabe wird nach der Neuerung dadurch gelöst, daß im Hauptstrompfad mehrere Trenner liegen, daß jedem dieser Trenner im Nebenstrompfad eine Vielzahl von Teilunterbrechern zugeordnet ist und daß die Teilunterbrecher und deren Steuerimpedanzen als Elemente eines raumsparenden Stapels in flacher Form ausgebildet sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal d*er Neuerung weist jeder Teilunterbrecher eine flache Löschkammer sus Isolierstoff auf, in der ein feststehendes und ein um eine Achse schwenkbares Lichtbogenhorn vorgesehen sind, von dem eine Betätigungsgabel aus Isolierstoff nach außen geführt ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Neuerung ist die Löschkammer mit Magnetblechen belegt. Die Magnetbleche können aus elektrisch leitendem Material bestehen und je mit einem der Lichtbogenhörner leitend verbunden sein.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der leuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die leuerung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschema des Schalters nach der leuerung, Fig. 2 einen Teilunterbrecher,

Fig. J mehrere, zu einem Stapel Tereinigte Teilunterbrecher, Fig. 4 im Schnitt einen Trenner mit Betätigungsmechanismus und dem zugeordneten Stapel von Teilunterbrechern und Steuerimpedanzen, und

Fig. 5 einen zusammengebauten Schalter aus vier Trennern mit den Teilunterbrechern, Isolatorengestell und Antrieb.

In Fig. 1 ist 1-1^! der Hauptstrompfad, in welchem ein für die dauernde Führung des Betriebsstromes bemessener Trenner 2 liegt; parallel dazu verläuft der lebenstrompfad 3-3' mit einer Vielzahl von unter sich in Seihe geschalteten Teilunterbrechern 4, die mittels eines Gestänges 5 so betätigt werden, daß sie dem Trenner 2 unmittelbar nacheilend öffnen. Eine solche Antriebsweise ist allgemein bekannt und auch in den anderen Figuren nicht besonders dargestellt. Weil die Teilunterkrecher den Betriebsstrom nur während einer sehr kurzen Zeit führen müssen, d.h. vom Öffnungsmoment des Trenners bis zur

Löschung der Lichtbogen, müssen die Verbindungsleitungen und Schaltkontakte im lebenstrompfad nur für einen Bruchteil des Betriebsstromes bemessen sein. Damit die Spannungsverteilung über die einzelnen Teilunterbrecher gleichmäßig ausfällt, ist in bekannter Weise jedem derselben eine Steuerimpedanz 6 zugeordnet.

Dank ihrer nur kurzzeitigen Beanspruchung können die Teilunterbrecher in sehr gedrängter Bauweise ausgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist eine möglichst flache Form, wie sie z.B. auch bei den Löschfunkenstrecken yon Überspannungsableitern zur Anwendung kommt; dadurch läßt sich eine Vielzahl von Teilunterbrecliern auf einfache Meise zu einem Stapel zusammenbauen.

Fig. 2 zeigt einen Teilunterbrecher in der Draufsicht bei geöffnetem Gehäuse. In einer zweiteiligen, flachen Löschkammer aus Isolierstoff sind ein feststehender Kontakt 8 und ein um die Achse 9 schwenkbarer Kontakt 10 angeordnet. Diese Kontakte sind in geschlossener Schaltstellung gezeichnet. Auf dem schwenkbaren Kontakt 10 sitzt die Verlängerung 11 aus Isolierstoff, welche mit ihrem gabelförmigen Ende in ein nicht eingezeichnetes Betätigungsgestänge eingreift und von diesem zum Öffnen des Teilunterbrechers in die gestrichelt gezeichnete Lage gebracht wird. Der zwischen den öffnenden Kontakten 8 und 10 entstehende Lichtbogen wird unter der elektromagnetischen Blaswirkung gegen die

hörnerförmigen Enden der Kontakte getrieben und erlischt, sobald die Lichtbogenspannung einen gewissen Wert überschreitet.

Ss ist zweckmäßig, die Teilunterbrecher so zu bemessen, daß jeder einzelne bei ungefähr 2 bis 2,5 kV den Betriebsstrom einwandfrei abschalten kann. Wenn also z.B. der Trenner im Hauptstrompfad für 60 kV ausgelegt ist, so müssen ihm etwa 24 bis 30 Teilunterbrecher zugeordnet werden. Dadurch bekommt der bequeme Zusammenbau einer Vielzahl von Teilunterbrechern wesentliche Bedeutung, was neuerungsgemäß zu der stapelartigen Anordnung geführt hat, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Der oberste Teilunterbrecher ist im Schnitt (A-B nach Fig. 2) gezeichnet. 8 und 10 sind die Kontakte, welche je auf einer Löschkammerhälfte 7' und 7" montiert sind, welch letztere durch die elektrisch isolierenden Bolzen 12 distanziert sind. Zur Verstärkung des Blasfeldes dienen die Magnetbleche 13 und 14, die je mit einem Kontakt 8 und 10 elektrisch in Verbindung stehen, so daß. durch einfaches Stapeln der Teilunterbrecher und Zusammenpressen mittels Zugbolzen auch deren elektrische Reihenschaltung erfolgt.

In Fig, 4 ist nur die eine Hälfte einer Schaltereinheit dargestellt, bestehend aus einem Trenner mit zugeordneten Teilunterbrechern, Steuerimpedanzen und Antriebsorganen. Ein Hauptstrompfad beginnt am Anschluß-Stück 1 und führt yom feststehenden

-7-

- 7 - il

Ii Kontakt 16 über den beweglichen Schaltstift 2 des Trenners zum Gleitkontakt 17 an das Gehäuse 18 der Antriebsorgane. An 1 angeschlossen ist ein lebenstrompfad, welcher über eine Verbindungslasche 19 zum Stapel der in 'Reihe geschalteten Teilunterbrechern 4 und zum Stapel der ihnen zugeordneten Steuerimpedanzen 6 führt und ebenfalls am Gehäuse 18 endigt. Der Trenner 2 und die Teilunterbrecher 4 werden durch Drehung der Welle 29 mittels der Hebelsysteme 20 und 21 so betätigt, daß die Teilunterbrecher unmittelbar nach dem Öffnen des Trenners sich ebenfalls öffnen. Beim Schließen erfolgen die Bewegungen im umgekehrten Sinne.

Die dicht nebeneinander liegenden Stapel der Teilunterbrecher 4 und Steuerimpedanzen 6 sind in einem gemeinsamen Isolierzylinder 22 untergebracht, der an beiden Enden luftdicht abgeschlossen und vorzugsweise mit einem elektrisch gut isolierenden Gas gefüllt ist.

Es ist ebenfalls zweckmäßig., für die Steuerimpedanzen β nichtmetallische Widerstände, z.B. mit spannungsabhängiger Charakteristik, zu verwenden, die in Form von Scheiben leicht herstellbar sind und deren Dicke ungefähr derjenigen der Teilunterbrecher entspricht. Dadurch ergibt sich eine günstige Möglichkeit des Zusammenbaus, indem alle Stapeln gleiche Länge aufweisen und auch räumlich parallel zu den Trennern angeordnet sind.

-8-

- 8 - Ik,

'■■' V

Der Trenner, bestehend aus dem Schaltstift 2 und den Kontakten 16,17 ist ebenfalls in einem zylinderförmigen Behälter 23 untergebracht, der mit Isolieröl oder einem geeigneten Gas, z.B. SYr, gefüllt ist.

Die Anzahl der Trenner und Teilunterbrecher richtet sich nach der zu beherrschenden Betriebsspannung und dem verwendeten Isoliermedium.

Fig. 5 zeigt den Aufbau eines Schalters mit 4 Trennern im Hauptstrompfad. Je 2 Trenner 2 sind mit den zugeordneten Teilunterbrechern 4 und Steuerimpedanzen auf je einem Stützisolator 24 befestigt, die auf einem gemeinsamen Gestell 25 montiert sind. 1,1' sind die Schalteranschlüsse und 3,3^f die Klemmen des lebenstrompfades. Der Antriebsmechanismus 26 betätigt in bekannter Weise die Trenner und Teilunterbrecher über das Gestänge 27, die drehbaren Isolatoren 28 und die in den Gehäusen 18 untergebrachten Hebelsysteme.

Claims

1 . Sclialter für hoclige spannt en Gleichstrom mit einem Hauptstrompfad, in welchem wenigstens ein für den Betriebsstrom bemessener Trenner liegt und einem dazu parallel geschalteten Nebenstrompfad, in welchem eine Vielzahl von unter sich in Reihe geschalteten Teilunterbrechern angeordnet ist, welch letztere dem Trenner nacheilend öffnen und für die eigentliche Lichtbogenlöschung vorgesehen sind und jedem dieser Teilunterbracher eine sur Spannungssteuerung dienende Impedanz zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptstrompfad ("!-I¹) mehrere Trenner (2) liegen, daß jedem dieser Trenner (2) im Nebenstrompfad (3~3^!) eine Vielzahl von Teilunterbrechern (4) zugeordnet ist und daß die Teiluntex-brecher (4) und deren Steuerimpedanzen (6) als Elemente eines raumsparenden Stapels in flacher Form ausgebildet sind.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilunterbrecher (4) eine flache Löschkammer (7) aus Isolierstoff aufweist, in der ein feststehendes (8) und

und ein um eine Achse (9) schwenkbares Lichtbogenhorn (1O) vorgesehen sind, von dem eine Betätigungsgabel (11) aus Isolierstoff" nach außen gefühx-t ist.

3· Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeiclmetj daß die Löschkammer (7) mit Magnetblechen ( 13» 1 ^-) belegt ist.

h. Schalter nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet j daß die Magnetbleche (13» 1^0 ^aiis elektrisch leitendem Material bestehen und je mit einem der Lichtbogenhörner (8,10) leitend verbunden sind.

H(«weis: D?eie Unterlage (Beschreibung und Schuteanspr.) fef die 2u!eizt eingereichte; sie weich? von der Wortiassting der ursprünglich eingereichten Unteriagen ab. Die rechtliche Bedeutung der Abweichung ist nicht geprüft. Dis ursprünglich eingereichten Unterlagen befinden sich in den Amtsakten. Sie könnsn jsdefseit oh*« Nochweis eaasi rechäicStsn 5rc?3ress2s giböSirenfrei einsesenen werden. Auf Antrag werden hiervon ouah Föiokßpiea odsr Fiim- -^.._!Λ__ e^»n ftsSicfiW. Chwjtsches Patentamt, GdoravdismustefSHile.