-
-
Druckgasschalter
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit koaxialen
düsenförmigen Elektroden und einer diese in der Einschaltstellung verbindenden und
in der Achsrichtung beweglichen rohrförmigen Schaltbrücke, die relativ beweglich
ist zu einem Blaskolben und die mit ihrer Ausschaltbewegung eine im wesentlichen
radiale Löschgaszuführung freigibt.
-
Es sind Druckgasschalter mit einer düsenähnlich ausgebildeten Elektrode
bekannt, die bei einer Schalthandlung die Löschdistanz zurücklegt. Eine ebenfalls
düsenähnlich ausgebildete zweite Elektrode wird in einem gegenüber der Löschdistanz
kleinen Bereich der ersten Elektrode nachlaufend bewegt. Der Lichtbogen brennt bei
einer Ausschalthandlung zwischen den beiden Elektroden.
-
Mit der beweglichen Elektrode wird eine Gasströmung freigegeben, die
mit Hilfe einer im wesentlichen ringförmigen Isolierstoffdüse geführt wird. In dieser
Ausführungsform eines Druckgasschalters wird der zwischen den Elektroden brennende
Lichtbogen im wesentlichen in axialer Richtung beblasen (DE-OS 23 36 684).
-
Es sind ferner Druckgasschalter mit einer aus Kolben und Zylinder
bestehenden Blaseinrichtung und zwei feststehenden düsenförmigen Elektroden bekannt,
die in der Einschaltstellung durch eine rohrförmige Schaltbrücke verbunden sind.
Die Schaltbrücke enthält im Innern einer rohrförmigen Hülse federnd gelagerte Kontaktlamellen
und einen stirnseitig gefaßten Gleitkontaktring
aus lichtbogenbeständigem
Material. Die Schaltbrücke ist relativ beweglich zu einem Blaskolben und gibt mit
ihrer axialen Ausschaltbewegung eine im wesentlichen radiale Löschgaszuführung frei
(DE-OS 22 20 897).
-
Zum Ausschalten des Stromes wird die Kontakt brücke von der einen
festen Elektrode zur anderen herübergezogen.
-
Bei den sogenannten Blaskolbenschaltern ist die Bewegung der Kontaktbrücke
fest gekoppelt mit der Bewegung eines Kompressionszylinders; dadurch wird in einem
die Schaltstrecke unmittelbar umgebenden Kompressionsraum eine Druckerhöhung des
Löschmittels erzeugt, das im allgemeinen aus Schwefelhexafluorid SF6 besteht. Beim
Ablaufen der Kontaktbrücke wird der Düsen zwischenraum freigegeben und das unter
Überdruck stehende Gas strömt radial in den Zwischenraum zwischen den Düsenmündungen
und dann anschließend axial durch die Düsen und Hohlelektrodenrohre ab. Der beim
Unterbrechen des Stromes bei der Kontakttrennung entstehende Lichtbogen wird von
der Gasströmung mitgeführt und beblasen und schließlich beim Stromnulldurchgang
in bekannter Weise gelöscht.
-
Der Abstand zwischen den Düsenengstellen hat einen wesentlichen Einfluß
auf die Wirksamkeit der Löschmittelströmung und darf nicht beliebig groß gewählt
werden. Aus bekannten hydrodynamischen Gründen wird dieser Abstand zwischen etwa
der Hälfte des Düsendurchmessers und höchstens gleich dem Düsendurchmesser gewählt.
Der Düsenabstand legt aber andererseits auch die maximal zulässige dielektrische
Spannungsbeanspruchung, beispielsweise durch eine Blitzstoßspannung, im geöffneten
Zustand fest. Eine Erhöhung dieser Beanspruchbarkeit erfordert eine Vergrößerung
des Düsenabstandes. Damit
ergibt sich aber eine ungünstige Strömungsbeeinflus
sung und somit eine Verminderung des Leistungsschaltvermögens.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter
mit koaxial zueinander angeordneten düsenförmigen Elektroden und einer Schaltbrücke
anzugeben, mit dem man sowohl eine günstige Löschgasströ-,mung während der Lichtbogenlöschung
als auch eine hohe dielektrische Festigkeit im ausgeschalteten Zustand erhält.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1. Die Bewegung der Schaltelektrode wird so gesteuert, daß
der Düsenabstand während der Leistungslöschphase für die Strömung günstig ist und
nach der Löschphase bis zum Endhub einen dielektrisch ausreichenden größeren Wert
annimmt.
-
Der gewünschte Bewegungsablauf kann vorzugsweise über geeignet gewählte
Hebelsysteme eingestellt werden. Zu diesem Zweck können die Schaltbrücke und die
Schaltelektrode mit Hebelantrieben versehen werden, denen in an sich bekannter Weise
eine gemeinsame Schaltstange zugeordnet ist.
-
Der an die Düse angrenzende Teil der Schaltelektrode kann vorzugsweise
in einer festen rohrförmigen Hauptelektrode in axialer Richtung beweglich geführt
werden.
-
Über einen Gleitkontakt wird er mit der Hauptelektrode elektrisch
leitend verbunden.
-
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen, in deren Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Druckgasschalters nach
der Erfin-
dung in geschlossenem Zustand schematisch veranschaulicht
ist. Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils verschiedene Stellungen der Antriebshebel
während eines Löschvorganges. In Figur 4 ist ein Druckgasschalter in der Ausschaltstellung
dargestellt.
-
In der Ausführungsform nach Figur 1 ist das Löschsystem 2 eines Druckgasschalters
in der Ausführungsform eines Blaskolbenschalters in einem zylindrischen Gehäuse
4 angeordnet, das an seinen Stirnseiten durch Flanschplatten 6 bzw. 8 abgeschlossen
ist. Die Mündung eines festen Elektrodenrohres 12 ist als düsenförmige Elektrode
14 ausgebildet, die vorzugsweise aus Graphit bestehen kann. Eine weitere koaxial
angeordnete Elektrode ist als Schaltelektrode 16 ausgebildet und am Ende eines in
Achsrichtung beweglichen Elektrodenrohres 18 angeordnet, wie es in der Figur durch
einen Doppelpfeil angedeutet ist. Das Elektrodenrohr 18 wird in einem Hauptelektrodenrohr
22 beweglich geführt, das zu diesem Zweck mit Gleitkontakten die Schaltstrecke durch
eine Schaltbrücke 30 überbrückt, die mit Kontaktfingern 32 versehen ist und mit
einem Blaszylinder 34 verbunden ist, der im allgemeinen aus einem lichtbogenfesten
Isolierstoff besteht. Die Kontaktbrücke 30 und der Blaszylinder 34 bilden mit der
Schaltelektrode 16 die bewegbaren Teile des Schaltsystems 2, während ein ringförmiger
Blaskolben 36 im Blaszylinder 34 unbeweglich angeordnet ist.
-
Sowohl der Schaltelektrode 16 als auch der Schaltbrücke 30 mit dem
Blaszylinder 34 ist ein Antriebssystem 40 zugeordnet, das vorzugsweise ein elektrohydraulisches
Antriebssystem sein kann. Die Schaltelektrode 16 ist über ihr Schaltrohr 18 und
einen Hebel 42 mit einem Winkelhebel 44 verbunden, dessen Drehpunkt
in
einem in der Figur nicht dargestellten Antriebsgehäuse drehbar gelagert ist. Die
Schaltbrücke 30 ist mit dem Blaszylinder 34 über einen Hebel 46 mit einem Winkelhebel
48 verbunden, der ebenfalls im Antriebsgehäuse drehbar gelagert ist. Für die Schaltelektrode
16 und die Schaltbrücke 30 kann vorzugsweise eine gemeinsame Antriebsvorrichtung
vorgesehen sein. Zu diesem Zweck sind die Winkelheber 44 und 48 über jeweils eine
Verbindungsstange 52 bzw. 54 mit einer gemeinsamen Antriebsstange 56 verbunden,
der ein in der Figur nicht dargestellter Antrieb zugeordnet ist.
-
Im geschlossenen Zustand verbindet die mit dem Blaszylinder 34 festgekoppelte
Schaltbrücke 30 mit ihren Kontaktfingern 32 die feste Elektrode 14 mit dem Hauptelektrodenrohr
22, das über die Gleitkontakte 24 und 26 mit dem beweglichen Elektrodenrohr 18 und
damit der Schaltelektrode 16 elektrisch leitend verbunden ist. Da die Gleitkontakte
24 und 26 den Lichtbogenstrom nur während einer verhältnismäßig kurzen Zeit führen,
die beispielsweise 10 bis 20 ms betragen kann, ist für die Gleitkontakte 24 und
26 eine mechanisch einfache Ausführungsform ausreichend. Durch die Wahl der Übersetzungen
der Winkelhebel 44 und 48 und ihrer Einstellungen wird erreicht, daß beim Ausschalt-
und Einschaltvorgang die Schaltelektrode 16 einen vorbestimmten Weg zurücklegt,
der beispielsweise 50 mm betragen kann, während der Blaszylinder 34 und die Kontakt
brücke 30 zur gleichen Zeit einen längeren Weg von beispielsweise 250 mm zurücklegen.
-
In der dargestellten Ausführungsform ist der Schaltelektrode 16 und
dem Blaszylinder 34 ein gemeinsamer Antrieb zugeordnet, der zugleich auch noch eine
weitere in der Figur nicht dargestellte Schaltstrecke betätigen
kann.
Es kann jedoch für die Schaltelektrode 16 und dem Blaszylinder 34 auch jeweils ein
getrennter Antrieb vorgesehen sein.
-
Ist der Winkelhebel 44 nach Figur 2 beispielsweise um einen vorbestimmten
Winkel gedreht worden, so hat die Schaltelektrode 16 von der Elektrode 14 den Abstand
a erreicht, bei dem beispielsweise die Vorkompression durch den Blaszylinder 38
beendet und die Löschphase beginnen kann, indem die Schaltbrücke 30 mit ihrer Bewegung
die Elektrode 14 verläßt und die Gasströmung freigibt.
-
Bei der in Figur 3 dargestellten Stellung des Winkelhebels 44 mit
dem Elektrodenabstand b kann beispielsweise die Löschphase beendet sein.
-
Durch die weitere Drehung des Winkelhebels 44 erreicht die Schaltelektrode
16 von der Elektrode 14 in der Aus-Stellung des Löschsystems 2 den Abstand c, der
eine hohe dielektrische Festigkeit des Schaltsystems 2 ergibt und der vorzugsweise
wenigstens gleich dem Durchmesser D, insbesondere wenigstens das Doppelte des Durchmessers
D, der Düsenengstelle der Elektrode 14 betragen kann.
-
Der besondere Vorteil dieses Löschsystems besteht nun darin, daß beim
Ausschaltvorgang der Abstand a bis c der Elektroden 14 und 16 so eingestellt werden
kann, daß während der Löschphase mit dem Abstand a bis b der Elektroden 14 und16
ein strömungsgünstiger Abstandsbereich durchlaufen wird und daß der größere Abstand
c im ausgeschalteten Zustand des Löschsystems 2 angenommen wird, wenn der Blaszylinder
34 mit der Kontaktbrücke 30 in ihrer Endlage angelangt sind. Durch ent-
sprechende
Gestaltung der Winkelhebel 44 und 48 kann in an sich bekannter Weise auch eine teilweise
Gegenbewegung der Schaltelektrode 16 erzeugt werden.
-
4 Patentansprüche 4 Figuren
- Leerseite -