DE2854831A1

DE2854831A1 - Gasgekapseltes elektrisches geraet

Info

Publication number: DE2854831A1
Application number: DE19782854831
Authority: DE
Inventors: Hirokuni Aoyagi; Eiichi Haginomori; Shinichi Menju; Yoichi Murakami
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-12-26
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1979-06-28
Also published as: FR2412970A1; FR2412970B1; SE7813259L; CH635213A5; JPS5487876A

Description

Firma TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA, 72, Horikawa-Cho, Saiwai-Ku, Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan

Gasgekapseltes elektrisches Gerät.

Die Erfindung betrifft ein gasgekapseltes elektrisches Gerät, insbesondere ein solches gasgekapseltes Gerät, bei dem ein unregelmäßiger Teil des Gerätekerns von einer Hochspannungsabschirmung umgeben ist.

Ein gasgekapselter Leistungsschalter besteht im allgemeinen aus einem geerdeten Gehäuse, das mit einem isolierenden Gas, etwa SF,-gefüllt ist, und aus im Gehäuse untergebrachten stationären und beweglichen Kontakten. Das im Gehäuse eingeschlossene isolierende Gas ist im allgemeinen stabil, zersetzt sich jedoch, wenn es einem elektrischen Hochtemperatur-Bogen ausgesetzt wird, wie er zum Zeitpunkt der Stromkreisunterbrechung auftritt. Befinden sich im Gehäuse keine Substanzen, welche mit den Zersetzungsprodukten eine Verbindung eingehen können, dann findet eine Rückbildung der Zersetzungsprodukte in das ursprüngliche Isoliergas, also beispielsweise das SF_fi statt, und zwar dann, wenn die Temperatur wieder zurückgegangen ist. Wenn jedoch das Elektrodenmetall verdampft, dann verbindet sich das verdampfte Metall mit dem zersetzten Gas, und es bilden sich Metallfluoride in Pulverform, deren Menge mit

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der Anzahl an Schaltvorgängen steigt. Das Pulver lagert sich auf der Oberfläche des geerdeten Gehäuses und auf den die im Gehäuse befindlichen Stromleiter—Isolierstücken ab. Weiterhin besteht immer die Möglichkeit, daß metallische Fremdkörper beim Zusammenbau des Leistungsschalters im Gehäuse zurückbleiben. Verständlicherweise vermindern dann diese metallischen Fremdkörper die Isolationsstärke des Leistungsschalters.

Im Fall einer Sammelschiene, die in einem gasdichten Gehäuse eingeschlossen ist, bilden sich während des normalen Betriebs keine metallischen Fremdstoffe, weil der Laststrom innerhalb des Schienengehäuses nicht unterbrochen wird. Da jedoch derartige Sammelschienen im Freien zusammengesetzt werden, können während des Zusammenbaus Fremdkörper in das Gehäuse gelangen, welche die Isolierkraft vermindern.

Wie später noch im einzelnen beschrieben werden wird ist die Sammelschiene konzentrisch in einem gasgefüllten, zylindrischen Gehäuse gehaltert. Dabei umgibt eine Hochspannungsabschirmung die Verbindungsstelle von Schxenenabschnxtten, um das elektrische Feld von der Verbindungsstelle fernzuhalten, unter Vernachlässigung des Einflusses der Gasströmung kann man sagen, daß metallische Fremdkörper durch das zwischen der Abschirmung und dem Gehäuse sich aufbauende elektrostatische Feld gegen den axialen Mittelpunkt der Abschirmung getrieben werden. Eine Ansammlung solcher Fremdkörper kann zu einem Zusammenbruch der Isolation führen, wenn im elektrischen Gerät eine Stoßspannung auftritt.

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Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung gasgekapselter elektrischer Gerate, die eine Ansammlung und eine Entfernung von Fremdkörpern ermöglichen, welche in das Gerätegehäuse eingedrungen sind oder sich dort gebildet haben.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem gasgekapselten elektrischen Gerät, bei dem der Gerätekern in einem mit Gas gefüllten, geerdeten, zylindrischen Metallgehäuse untergebracht ist und bei dem ein Teil des Gerätekerns von einem zylindrischen Abschirmungskörper umgeben ist, der sich zwischen dem Geratekern und dem Gehäuse befindet. Die Erfindung zeichnet sich dann dadurch aus, daß ein mit der Außenseite des Gehäuses im Bereich des axialen Mittelpunkts der Abschirmung ein Fremdkörper-Kollektor vorgesehen ist und daß der Kollektor mit dem Gehäuseinneren in Verbindung steht.

Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine gasgekapselte Sammelschiene zur Erläuterung des Verhaltens eines metallischen Fremdkörpers nahe der Hochspannungsabschirmung,

Fig. 2: einen Längsschnitt durch eine gasgekapselte Sammelschiene gemäß der Erfindung,

Fig. 3: einen Längsschnitt durch einen gasgekapselten Leistungsschalter nach der Erfindung, und

Fig. 4 Teilschnitte von Abwandlungsformen des Fremdkörper-Kollektors, und 5:

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Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine gasgekapselte Sammelschiene 11, die auf der Mittelachse eines geerdeten, zylindrischen Metallgehäuses 1 angeordnet ist. Die Sammelschienenabschnitte sind miteinander elektrisch durch eine Steckerverbindung 13 verbunden. Da die Außenfläche der Sammelschiene an der Verbindungsstelle nicht kontinuierlich verlauft_t konzentrieren sich an den einander gegenüberstehenden Kanten der Schienenabschnitte die Feldlinien des elektrostatischen Feldes, mit der Folge, daß Koronaentladungen auftreten, welche zu einem Zusammenbruch der Isolation führen können. Um dies zu verhindern ist es üblich, die Verbindung 13 durch eine ringförmige Hochspannungsabschirmung 9 zu umgeben, die durch einen Ringleiter 9 elektrisch mit der Sammelschiene verbunden ist.

Fig. 1 zeigt darüberhinaus das Verhalten eines elektrisch leitenden Fremdkörpers 14, etwa einer Nadel oder eines Nageln im Bereich der Abschirmung 9. Wie auf der Zeichnung schematisch angedeutet wird der Fremdkörper 14 durch die sich aus elektrostatischer Kraft F und Schwerkraft F resultierende Kraft F bewegt. Der Fremdkörper an der Außenseite (in Axialrichtung gesehen) der Abschirmung wandert also in Folge der resultierenden Kraft F gegen den axialen Mittelpunkt der Abschirmung zur Stelle 14 , an welcher Stelle er dann

sich in Vertikalrichtung bewegt, d.h. absinkt. Aus dem erwähnten Grund sammeln sich die Fremdstoffe an dieser Stelle an und entweichen nicht nach außen. Tritt nun im elektrischen Gerät eine Überspannung, beispielsweise eine Stoßspannung auf, dann können diese angesammelten Fremdkörper zu einem Zusammenbruch der Isolation führen.

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Gemäß der Erfindung wird nun an dieser ermittelten Sammelstelle von Fremdkörpern ein Fremdkörper-Kollektor angeordnet, wie aus den nachfolgenden Figuren ersichtlich wird.

In Fig. 2 ist eine gasgekapselte Sammelschiene 11 dargestellt, die mittels Isolatoren 12 und 14 konzentrisch in einem geerdeten Metallzylinder 1 gehaltert und an der Verbindungsstelle 13 von einer Hochspannungsabschirmung 9 umgeben ist. Mit der Außenseite des Gehäuses 1 ist unerhalb des Mittelpunkts der Abschirmung 9 ein Fremdkörper-Kollektor 15 in Form eines Zylinders verbunden. Die Bodenöffnung des Kollektors 15 ist normalerweise durch einen entfernbaren Deckel verschlossen. Die im axialen Mittelpunkt der Abschirmung durch die resultierende F angesammelten Fremdkörper fallen in den Kollektor 15. Am Boden des Kollektors werden die Fremdkörper dann nicht wieder nach oben gezogen, weil dort die elektrostatische

Kraft F klein ist.
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Fig. 3 zeigt einen gasgekapselten Leistungsschalter. Dieser Schalter weist eine stationäre Elektrode 2 und eine bewegliche Elektrode 3 auf, wobei die beiden Elektroden in einem geerdeten Metallgehäuse 1 untergebracht sind. Die bewegliche Elektrode 3 wird vom Gestänge 7 eines Antriebsmechanismus 6 über eine Isolierstange 5 angetrieben und ist mit einer Zylinderanordnung versehen, die, wie bekannt, gaskomplimiert und gegen den elektrischen Lichtbogen zwischen stationärem und beweglichen Kontakt bläst. Um eine übermäßige Konzentration von Kraftlinien an diesen Kontakten zu vermeiden, sind die Kontakte von einer elektrostatischen Ringabschirmung 9 umgeben, die elektrisch leitend mit dem Gehäuse 1 verbunden ist.

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Auch hier ist ein Fremdkörper-Kollektor 15 vorgesehen, und zwar unterhalb der Abschirmung 9.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlungsform des Fremdkörper-Kollektors 15, wobei die Unterseite des Gehäuses 1 gegen die obere öffnung des Kollektors 15 schräg abfällt, womit das Ansammeln der Fremdkörper erleichtert wird.

Eine weitere Abwandlurgsfοrm ist in Fig. 5 dargestellt, wobei ein als Hilfselektrode wirkender Metallzylinder 17 in den Kollektor 15 eingesetzt ist. Wenn der Krümmungsradius des das Gehäuse 1 mit dem Oberende des Kollektors 15 verbindenden Bereiches klein istj dann konzentrieren sich die Kraftlinien auf diesem Bereich. Bei der Abwandlungsform nach Fig. 5 ist ein Abwegtrichter 20 aus Metall am Metallzylinder 17 befestigt. Dabei geht der Randbereich des Trichters 20 glatt in die Bodenwand des Gehäuses 1 über. Da der Krümmungsradius des Trichters 20 groß ist und weil sein Innenumfang sich unterhalb der Bodenwand des Gehäuses befindet, wird die Konzentration der Kraftlinien wesentlich herabgesetzt.

In das gasgekapselte elektrische Gerät eindringende oder während des Betriebs des Geräts sich bildende leitende Fremdkörper werden somit durch den Fremdkörper-Kollektor gesammelt und können aus diesem und damit aus dem Gehäuse entfernt werden, womit sonst mögliche Zusammenbrüche der Isolation verhindert werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.ι Gasgekapseltes elektrisches Gerät, bei dem der Gerätekern in einem mit Gas gefüllten geerdeten, zylindrischen Metallgehäuse untergebracht ist und ein Teil des Gerätekerns von einer zylindrischen Abschirmung umgeben ist, die sich zwischen Gerätekern und Gerätegehäuse befindet, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des axialen Mittelpunkts der Abschirmung (9) ein Fremdkörper-Kollektor (15) mit der Außenseite des Gehäuses (1) verbunden ist und daß der Kollektor (15) mit dem Innenraum des Gehäuses (1) in Verbindung steht.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gerätekern eine Stromschiene (11) ist und die Abschirmung (9) eine Verbindungsstelle (13) der Stromschiene (11) umgibt.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gerätekern ein Leistungsschalter ist und daß die Abschirmung (9) die stationären und beweglichen Kontakte (2,3) des Schalters umgibt.

innHnns Merck F.nck & Co München
.Ζ "t'j iO.tOOi Kollo Nr 254649

9098 26/08 57

Bankhaus H. Aufhäuser München (BLZ 70O3060O) Konto-Nr 261300

Telegrammadresse Patentsenior

Postscheck München

{BLZ 70010080) Konto Nr 20904 800 ORIGINAL INSPECTED

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4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdkörper-Kollektor (15) mit einem lösbaren Deckel (16) versehen ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Fremdkörper-Kollektor (15) verbundene Bereich der Gehäusewandung gegen die Oberkante des Fremdkörper-Kollektors (15) abfällt.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fremdkörper-Kollektor (15) ein elektrisch leitender Zylinder (17) eingesetzt ist und daß ein Trichterkörper (20) am Zylinder (17) befestigt ist, wobei der Außenrand des Trichterkörpers (20) sich an die Bodenwand des Gehäuses (1) anschmiegt.

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