DE643192C - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

REICH

NTAMT

Die Erfindung betrifft elektrische Schalter für hohe Spannungen, deren Kontakte nicht in Isolieröl, sondern in einem Dielektrikum von verhältnismäßig geringerer Durch-Schlagsfestigkeit bewegt werden. Bei solchen Schaltern tritt der Nachteil ein, daß bei der Einschaltung schon bei relativ großer Kontaktentfernung die Trennstrecke überschlägt. Der dadurch gezündete Einschaltlichtbogen beschädigt die Schalterteile und entwickelt einen hohen Gegendruck, der das Einschalten sehr erschweren und unter Umständen sogar verhindern kann. Besonders treten diese Nachteile *bei Hochspannungsschaltern mit gasförmigem Dielektrikum und halb leitender Schaltflüssigkeit auf.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine frühzeitige Zündung des Einschaltlichtbogens zu vermeiden. Sie macht dabei von einer in der Nähe des festen Schaltstückes angeordneten isolierten Hilfselektrode Gebrauch, der das ganze oder ein wesentlicher Teil des Potentials des Gegenschaltstückes aufgedrückt wird und die das stationäre elektrische Feld auf Teilen der Unterbrechungsstrecke zwischen den _v Schaltstücken ganz oder zum Teil aufhebt. Diese Anordnung ist schon vorgeschlagen worden, um den Ausschaltvorgang zu verbessern.

Die Erfindung besteht darin, daß die Hilfselektrode nur eine enge Öffnung für den Durchtritt des beweglichen Schaltstiftes aufweist und zwecks Abschirmung des wesentlichsten Teiles der Schaltstrecke von elektrischen Feldlinien beim Einschalten in der Einschaltrichtung unmittelbar vor dem feststehenden Schaltstück angeordnet ist und durch die Einschaltbewegung in einer Stellung des Einschaltkontaktes, wo dieser noch vor der Schirmelektrode steht, an die Gegenspannung angeschlossen wird.

Die Wirkung der Erfindung beruht auf der an einem bestimmten Punkt der Einschaltstrecke einsetzenden elektrischen Entlastung der Trennstrecke zwischen Abschirmelektrode und beweglichem Schaltstück durch die Abschirmelektrode. Infolge der engen Öffnung der Abschirmelektrode ist nämlich der Durchgriff des stationären elektrischen Feldes durch die Abschirmelektrode hindurch nach dem beweglichen Schaltstück nur gering, sobald der Ab schirm elektrode das Potential des beweglichen Schaltstückes aufgedrückt ist. Das ganze elektrische Feld konzentriert sich von diesem Augenblick an auf die unmittelbare Umgebung des festen Schaltstückes, und die Isolation, mit welcher die Abschirmelektrode umkleidet ist, wird mit der ganzen Spannung beansprucht. Die Zündung des Einschaltlichtbogens erfolgt erst, wenn sich das bewegliehe Schaltstück dem Gegenschaltstück so weit genähert hat, daß die unmittelbar zwi-

*) Von dent Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Floris Koppelmann in Berlin-Siemensstadt.

sehen den beiden Schaltstücken sich ausbildenden Feldlinien überwiegen.

Die Isolation für die Umkleidung der Abschirmelektrode kann eine feste oder flüssige sein. Der Schaltstiftöffnung in der Abschirmelektrode wird zweckmäßigerweise, um den Durchgriff der Feldlinien möglichst gering zu machen, die Form eines Rohres gegeben, welches innen mit der Isolation ausgekleidet ist. ίο Aus dem gleichen Grunde ist es zweckmäßig, einen dünnen Schaltstift zu wählen.

Die Abschirmelektrode kann während des Einschaltvorganges entweder unmittelbar oder mittelbar mit dem beweglichen Schalterpol verbunden werden. Z. B. kann die Abschinnelektrode leitend mit einem in der Ausschaltrichtung vorgeschobenen Kontakt für den beweglichen Schaltstift verbunden sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In der Figur bedeutet 10 das feststehende Schaltstück des Schalters, 11 den beweglichen Schaltstift. Der Strom wird durch die Leitung 12 dem feststehenden Schaltstück zugeführt und vom Gleitkontakt 13 abgenommen. 14 ist eine sich rings um die Achse der Unterbrechungsstrecke erstreckende Abschirmelektrode, welche in einem Isolator 15, beispielsweise aus einem Faserstoffisoliermaterial oder aus keramischem Material, eingebettet ist. Die Abschirmelektrode 14 ist in nächster Nähe des feststehenden Schaltstückes 10 angeordnet und besitzt nur eine enge Öffnung 21 für den Durchtritt des Schaltstiftes 11, so daß nur ein geringes Durchgreifen von elektrischen Feldlinien von dem Schaltstück ι ο nach dem Schaltstift 11 stattfindet. Aus dem gleichen Grunde ist die Abschirmelektrode 14 an der Öffnung verbreitert, so daß die Durchtrittsöffnung 21 für den Schaltstift 11 kanal!" örmig ist. 16 ist ein in der Ausschaltrichtung vorgeschobener Kontakt, der durch die Leitung 17 mit der Abschirmelektrode 14 verbunden ist. 18 ist eine Löscheinrichtung für den Unterbrechungslichtbogen, bestehend aus einem Isolierkörper mit einem engen Kanal 19 für den Schaltstift, in welchen quer zu seiner Richtung ein Kanal 20 für die Zuleitung einer Druckflüssigkeit mündet.

Bei geöffnetem Schalter steht der Schaltstift 11 in der Entfernung U vom Schaltstück ι o. Wird beim Einschalten die Trennstrecke T unterschritten, so besteht ohne besondere Vorkehrungen die Gefahr eines vorzeitigen Über-Schlags und damit der Zündung eines Einschaltlichtbogens. In der Entfernung 7" vom festen Schaltstück, also an einem Punkte, an dem mit Sicherheit noch kein Überschlag erfolgt ist, berührt nun der Schaltstift 11 den Kontakt 16, wodurch der Abschirmelektrode 14 die Spannung des Schaltstiftes aufgedrückt wird. Infolgedessen wird der ganze, oberhalb der Elektrode 14 liegende Raum feldlinienfrei, da er durch die Elektrode 14 bis auf den geringen Durchgriff von Feldlinien durch die ..öffnung 21 abgeschirmt wird, und die FeId-' linien bilden sich nunmehr zwischen der Elektrode 14 und dem Schaltstück 10 aus. ^Dieses Feldlinienbild ist in der Zeichnung dargestellt. Die Isolation 15 der Zwischenelektrode 14 muß infolgedessen die ganze Spannungsbeanspruchung tragen.

Da auf dem weiteren Einschaltwege, solange sich der Schaltstift oberhalb der Abschirmelektrode 14 bewegt, eine Spannungsbeanspruchung der Strecke vom Schaltstift bis zur Abschirmelektrode nicht vorhanden ist, kann auch kein Einschaltlichtbogen zünden. Dieser zündet erst, wenn der Schaltstift sich in der Öffnung 21 befindet, wobei die Feldliniendichte an der Schaltstiftspitze sehr stark ansteigt. Dieser kurze Einschaltlichtbogen, der erst unmittelbar vor der Kontaktberührung gezündet wird, hat jedoch keine nachteiligen Wirkungen mehr.

Beim Ausschalten wird der Lichtbogen durch die Öffnung 21 der Zwischenelektrode hindurchgezogen. Um eine Beschädigung der Isolation der Zwischenelektrode durch den Lichtbogen zu vermeiden, kann es empfehlenswert sein, diese unter Flüssigkeit anzuordnen.

Am Ende der Ausschaltbewegung wird der Lichtbogen durch den Löschkanal 19 der Löschvorrichtung 18 hindurchgezogen. In diesen wird durch die Flüssigkeitsleitung 20 Flüssigkeit von einigen Atmosphären Druck hineingedrückt, und dadurch wird der Lichtbogen beim ersten Stromnulldurchgang gelöscht.

Die Form der Zwischenelektrode richtet sich nach der Verteilung des elektrischen Potentials in der Umgebung der Schaltstücke des Schalters. Man kann ihr z. B. eine nach abwärts gekrümmte Form, wie sie in der Figur dargestellt ist, geben. In vielen Fällen i°5 wird es zweckmäßig sein, ihr eine nach aufwärts gekrümmte Form zu geben, etwa die Form eines Bechers.

Die elektrische Verbindung der Abschirmelektrode mit dem beweglichen Schaltstück i»° kann auch auf andere Weise als durch einen Gleitkontakt erfolgen, z. B. durch einen vom Schaltergetriebe gesteuerten Kontakt. Man kann die Abschirmelektrode auch mittelbar, z. B. über Kondensatoren, mit dem beweg- 1 *5 liehen Schaltstück verbinden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Schalter, dessen Schaltstücke in einem Dielektrikum von im Verhältnis zu Öl geringerer Durchschlagsfestigkeit angeordnet sind, mit in der Nähe des festen

   Schaltstückes angeordneter isolierter Hilfselektrode, der das ganze oder ein wesentlicher Teil des Potentials des Gegenschaltstückes aufgedrückt wird 'und die das stationäre elektrische Feld auf Teilen der Unterbrechungsstrecke zwischen den Schaltstükken ganz oder zum Teil aufhebt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode nur eine enge Öffnung für den Durchtritt des beweglichen Schaltstiftes aufweist und zwecks Abschirmung des wesentlichsten Teües der Schaltstrecke von elektrischen Feldlinien beim Einschalten in der Einschaltrichtung unmittelbar vor dem feststehenden Schaltstück angeordnet ist und durch die Einschaltbeiwegung· in einer Stellung des Einschartkontaktes, wo dieser noch vor der Schirmelektrode steht, an die Gegenspannung angeschlossen wird.
2. 2. Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschließen der Schirmelektrode an die Gegenspannung durch einen in der Ausschaltrichtung vorgeschobenen Kontakt für den beweglichen Schaltstift erfolgt, der mit der Schirmelektrode leitend verbunden ist.
3. 3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstiftöffnung in der Schirmelektrode in der Form eines Rohres -einen dünnen Schaltstift umgibt.
4. 4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmelektrode mit dem Gegenschaltstück kapazitiv gekoppelt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   BERLIN*. GEDRUCKT IN DER