DE69708222T2

DE69708222T2 - Hochspannungsschalter mit Selbstbeblasung

Info

Publication number: DE69708222T2
Application number: DE69708222T
Authority: DE
Inventors: Edmond Thuries
Original assignee: GEC Alsthom T&D SA
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1997-07-03
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2017-07-04
Also published as: US5808257A; FR2751782B1; ES2165003T3; FR2751782A1; CA2210371C; DE69708222D1; EP0821382B1; CN1175071A; CA2210371A1; EP0821382A1; ID17475A; CN1063279C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochspannungslastschalter bzw. -unterbrecher mit Selbstbeblasung des Bogens.
Ein solcher Lastschalter ist beispielhaft beschrieben in der europäischen Patentanmeldung mit der Nr. 0 475 270. Der Lastschalter umfasst für jede Phase eine isolierende Hülle, die mit Gas gefüllt ist, welches über geeignete dielektrische Eigenschaften verfügt, wie zum Beispiel Schwefelhexafluorid SF6, und zwar bei einem Druck von einigen tausend Hectopascal.
Im Inneren der Hülle befindet sich eine feststehende Anordnung, umfassend Kontakte, die feststehende Hauptkontakte genannt werden, für den permanenten Stromdurchgang, sowie Bogenkontakte.
Man findet ebenfalls eine bewegliche Anordnung, betätigt durch eine Steuerung und umfassend bewegliche Hauptkontakte und Bogenkontakte; die bewegliche Anordnung umfasst zwei miteinander in Verbindung stehende bzw. kommunizierende Volumen, von denen eines Kompressionsvolumen genannt wird und mit einem feststehenden Kolben wechselwirkt und von denen das andere Blasvolumen genannt wird und in einer Blas- bzw. Beblasungsdüse mündet. Eine Klappe, die in dem Blasvolumen angeordnet ist, hindert das Gas, in das Kompressionsvolumen zurückzufließen. Die Funktion eines solchen Lastschalters ist wie folgt:
Beim Auftreten einer Fehlfunktion wird ein Befehl an die Steuerung gegeben, die die bewegliche Anordnung antreibt. Das Gas des Kompressionsvolumens und des Blasvolumens wird durch eine Relativbewegung der beweglichen Anordnung und des feststehenden Kolbens komprimiert bzw. beaufschlagt. Bei der Trennung der Bogenkontakte entsteht ein Bogen, welcher das Gas erwärmt; der Druck in dem Blasvolumen steigt in beachtlicher Weise und schließt die Klappe. Beim ersten Nulldurchgang des Stromes entspannt sich das Gas des Blasvolumens und bläst den Bogen aus.
Während der Dauer, die das Schließen der Klappe und das Ausblasen des Bogens trennt, bewegt sich die bewegliche Anordnung weiter, so dass das Gas des Kompressionsvolumens noch stärker komprimiert bzw. beaufschlagt wird. Diese zusätzliche Kompression ist nicht nur unnütz, da das Kompressionsvolumen geschlossen ist und das Gas, welches darin enthalten ist, nicht zu dem Blasen beitragen kann, sondern sogar nachteilig, da Energie erforderlich ist, die von der Steuerung aufgebracht werden muss und die man demzufolge berücksichtigen muss. Der Anstieg des Druckes in dem Kompressionsvolumen muss somit mit dem Schließen der Klappe nachlassen.
In dem vorgenannten Dokument wird dieses Problem dadurch gelöst, dass der Kolben halb beweglich gestaltet wird, indem man es ihm ermöglicht, sich entgegen der Wirkung von geeichten Federn zu bewegen, und zwar in derselben Richtung wie die bewegliche Anordnung während des Auslösevorganges des Lastschalters.
Diese Lösung ist kostspielig, da sie Federn und eine Einrichtung zum Eichen dieser Federn erfordert.
Eine analoge Lösung ist beschrieben in dem Dokument FR 2 264 380 A. Eine ähnliche Lösung, die geeichte Ventile verwendet, ist beschrieben in dem Dokument EP 0 175 954 A.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lastschalter bzw. Unterbrecher bereitzustellen, bei welchem die Erhöhung des Druckes durch einfache Mittel unterbrochen wird.
Erfindungsgemäß wird das Gas des Kompressionsvolumens mittels Öffnung evakuiert, die in dem Blaskolben ausgebildet sind, wobei diese Öffnungen einer Einrichtung zugeordnet sind, die es ermöglicht, sie geschlossen zu halten zwischen dem Beginn der Kompression des Kompressionsvolumens und dem Schließen der Klappe und sie beim Schließen der Klappe zu öffnen, wobei die Einrichtung Schäfte umfasst, die in den Kolbenöffnungen gleiten, wobei die Schafte Längsaussparungen oder -rinnen, oder -rillen oder -riefungen an einem Abschnitt ihrer Länge aufweisen, dergestalt, dass der ausgesparte Abschnitt der Schafte in die Öffnungen gelangt, wenn sich die Klappe schließt bzw. wenn die Klappe geschlossen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schafte in solch einer Weise angeordnet, dass sie sich zum Großteil im Inneren des Kompressionsvolumens befinden, wenn der Lastschalter bzw. Unterbrecher in der eingelegten bzw. eingeschalteten Position vorliegt.
Alternativ sind die Schafte in solch einer Weise angeordnet, dass sie sich zum Großteil äußerlich des Kompressionsvolumens befinden, wenn der Lastschalter in der eingeschalteten bzw. eingelegten Position vorliegt.
Ein Zylinder, welcher die beweglichen Bogenkontakte trägt, umfasst Rücksprünge oder Riefungen oder Rillen oder Aussparungen, die mit dem Kolben wechselwirken, um die Evakuierung des Kompressionsgases am Ende der Kompression bereitzustellen.
Die Erfindung wird deutlicher verstanden beim Lesen der folgenden Beschreibung von zwei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen gilt:
Fig. 1 ist eine axiale Teilschnittansicht einer Unterbrechungskammer eines Lastschalters, dargestellt in der eingelegten Position.
Fig. 2 ist eine axiale Teilschnittansicht derselben Unterbrechungskammer, dargestellt während des Auslösens.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Schaftes, welcher den Lastschalter ausstattet.
Fig. 4 ist eine axiale Teilschnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer Unterbrechungskammer, dargestellt in der eingelegten Position.
In Fig. 4 beziffert das Bezugszeichen 1 eine isolierende Hülle oder Hülse, zum Beispiel aus keramischem Material, welche eine zylindrische Form bezüglich einer Achse xx aufweist. Das Innere der Hülle enthält ein Gas mit geeigneten dielektrischen Eigenschaften wie zum Beispiel Schwefelhexafluorid SF6, und zwar bei einem Druck von einigen tausend Hectopascal.
Im Inneren der Hülle befindet sich eine feststehende Anordnung umfassend eine Kontaktfingerkrone 3 für den permanenten Stromdurchgang, angeordnet äußerlich eines metallischen Rohres 4 sowie einen metallischen Schaft 5, welcher den feststehenden Bogenkontakt bildet und dessen Ende in einer Legierung dargestellt ist, die den Einwirkungen des Bogens widersteht. Das Rohr 4 und der Schaft 5 sind mit einer ersten Stromkontaktstelle des Lastschalters verbunden, welche nicht dargestellt ist.
Die Unterbrechungskammer umfasst ferner eine bewegliche Anordnung, umfassend im wesentlichen zwei metallische Abschnitte bzw. Teile, die im wesentlichen zylindrisch sind und mit den Bezugszeichen 7 und 8 versehen sind, wobei diese koaxial vorliegen und mechanisch durch eine Querkrone 9 verbunden bzw. einstückig ausgebildet sind. Ein erstes Ende des inneren Zylinders 7 (auf der rechten Seite der Figur) ist mechanisch mit einer nicht dargestellten Steuerung verbunden; das zweite Ende des Zylinders 7 stützt eine Kontaktfingerkrone 20, die durch eine Antiglimmentladungs- bzw. Antisprühentladungshaube 11 geschützt ist bzw. sind. Diese Kontaktfinger bilden den beweglichen Bogenkontakt und wechselwirken mit dem Schaft 5 -5A. Der Zylinder 8 trägt an einem ersten Ende (auf der linken Seite von Fig. 1) einen Zylinder 13, welcher mit den Fingern 3 wechselwirkt, zur Bereitstellung des Permanentstromdurchtrittes.
Die Zylinder 7 und 8 und die Krone 9 definieren zwei Volumen V1 und V2, jeweils angegeben als Blasvolumen und als Kompressionsvolumen. Das Blasvolumen V1 mündet an einer Blas- bzw. Ausblasdüse 14, die an dem ersten Ende des Rohres 8 befestigt ist. Das Blasvolumen V1 steht mit dem Kompressionsvolumen V2 über Öffnungen 16 in Verbindung bzw. kommuniziert diesbezüglich, die in der Krone 9 ausgebildet sind; diese Öffnungen können von einer ringförmigen Klappe 17 geschlossen bzw. gesperrt werden, in solch einer Weise angeordnet, dass der Gasdurchtritt von dem Blasvolumen zu dem Kompressionsvolumen verhindert bzw. gehemmt wird.
Das Kompressionsvolumen V2 ist an seinem gegenüberliegenden Ende zu der Krone 9 durch einen feststehenden ringförmigen Kolben 19 geschlossen, angeordnet am Ende eines feststehenden metallischen rohr- oder tubusartigen Teiles 20. Dieses Teil 20 ist elektrisch an seinem gegenüberliegenden Ende bezüglich jenem, welches den Kolben 19 trägt, mit einer zweiten Stromkontaktstelle verbunden, welche ebenfalls nicht dargestellt ist. Der Zylinder 8 ist mit elektrischen Gleitkontakten 21 versehen, zum Beispiel vom Ziehharmonikatyp, um den Stromdurchtritt bzw. Stromdurchgang des Rohres 8 zu dem tubusartigen bzw. rohrartigen Teil 20 zu gewährleisten.
Im Inneren des Kompressionsvolumens V2 sind parallel zur Achse der Hülle eine Vielzahl von metallischen Schaften 22 angeordnet, die an einem Ende mit dem Ende des Zylinders 7 benachbart der Krone 9 verbunden sind und die durch die Öffnungen des Kolbens 19 treten. Diese Schafte tragen an einem Teil ihrer Länge Längsaussparungen oder -rinnen, oder -rillen oder -riefungen 22A, zum Beispiel bei einer Anzahl von 3, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, wobei es sich um eine Schnittansicht des Schaftes 22 handelt, und zwar durchgeführt in dem Bereich der Rinnen bzw. Rillen.
Der Zylinder 7 kann ebenfalls an seiner äußeren Peripherie axiale geradlinige Rinnen oder Gräben oder Rillen 7A umfassen, angeordnet wie die Aussparungen oder Rillen oder Riefen oder Rinnen 22A.
Die Funktion des Lastschalters ist wie folgt:
In der eingelegten bzw. eingeschalteten Position fließt der Strom von der ersten zur zweiten Kontaktstelle, indem er sukzessive das Rohr 4, die Finger 3, den Zylinder 13, den Zylinder 7, die Gleitkontakte 21 und das Rohr 20 durchquert.
Beim Auslösen wird die bewegliche Anordnung hin nach rechts in Fig. 1 gezogen. Die Hauptkontakte 3 und 13 trennen sich, wobei der Strom auf die Bogenkontakte umschaltet bzw. umgeschaltet wird. Das Gas der Volumen V1 und V2 wird unter der Einwirkung des Kolbens komprimiert.
Bei der Trennung der Bogenkontakte 5-5A und 10 entsteht ein Bogen und erwärmt das Gas, welches in dem Volumen V1 enthalten ist. Die Klappe 17 schließt sich.
Zu diesem Zeitpunkt der Bewegung der beweglichen Anordnung ist es nicht mehr nötig, das Volumen V2 zu komprimieren, und dies ist der Grund, warum die Erfindung vorsieht, das Gas dieses Volumens zu evakuieren.
Die Rillen bzw. Riefen der Schafte 22 und jene des Zylinders 7 erreichen die Öffnungen des Kolbens 7 (Fig. 2), so dass das Gas des Volumens V1 entweichen kann, ohne Kompressionsenergie zu erfordern.
Beim ersten Nulldurchgang des Stromes entspannt sich das Gas des Volumens V1 und bläst den Bogen aus.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die mit Rillen bzw. Riefen versehenen Schafte, und nunmehr mit dem Bezugszeichen 22' versehen, äußerlich des Kompressionsvolumens angeordnet sind. Die Funktion ist identisch zu der vorangegangen beschriebenen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist einfach und findet ebenso Anwendung auf Lastschalter bzw. Unterbrecher vom sogenannten "offenen Typ" als auch auf Lastschalter mit metallischer geerdeter Hülle (auch Panzerschalter bzw. gepanzert) genannt.

Claims

1. Hochspannungslastschalter mit Gasisolierung und Bogenausblasung, umfassend einen feststehenden Hauptkontakt (3) und einen feststehenden Bogenkontakt (5-5A) sowie eine bewegliche Anordnung mit einem Hauptkontakt (3) und einem Bogenkontakt (10), wobei ein Kompressionsvolumen (V2) mit einem feststehenden Kolben (19) wechselwirkt und mit einem Blasvolumen (V1) in Verbindung steht, welches an einer Ausblasdüse (14) mündet, wobei das Kompressionsvolumen mit einer Klappe (17) versehen ist, die den Durchtritt von Gas von dem Blasvolumen hin zu dem Kompressionsvolumen verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben Öffnungen umfasst, die es ermöglichen, das Gas des Kompressionsvolumens während eines Auslösevorgangs zu evakuieren, wobei die Öffnungen einer Einrichtung (22, 22') zugeordnet sind, die es ermöglicht, sie geschlossen zu halten zwischen dem Beginn der Kompression des Kompressionsvolumens (V2) und dem Schließen der Klappe (17) und sie zu öffnen beim Schließen der Klappe (17), wobei die Einrichtung Schafte (22, 22') umfasst, die in den Öffnungen des Kolbens (19) gleiten, wobei die Schafte Längsaussparungen oder Rinnen oder Rillen oder Riefungen (22A) an einem Teil ihrer Länge aufweisen, dergestalt, dass der ausgesparte Abschnitt der Schafte in die Öffnungen gelangt, wenn die Klappe (17) sich schließt oder geschlossen wird.

2. Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schafte (22) in solch einer Weise angeordnet sind, dass sie sich zum Großteil im Inneren des Kompressionsvolumens (V2) befinden, wenn der Lastschalter in der eingelegten Position vorliegt.

3. Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schafte (22') in solch einer Weise angeordnet sind, dass sie sich zum Großteil äußerlich des Kompressionsvolumens (V2) befinden, wenn der Lastschalter in einer eingelegten Position vorliegt.

4. Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zylinder (7), welcher die beweglichen Bogenkontakte (10) trägt, Rillen oder Rinnen oder Riefen oder Aussparungen (7A) umfasst, wechselwirkend mit dem Kolben (19) zur Evakuierung des Kompressionsgases am Ende der Kompression.