EP0002684B1

EP0002684B1 - Druckgasschalter

Info

Publication number: EP0002684B1
Application number: EP78101558A
Authority: EP
Inventors: Karl Zückler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-12-30
Filing date: 1978-12-04
Publication date: 1982-04-28
Also published as: DE2759268B2; US4223192A; JPS5494673A; JPS6352729B2; EP0002684A1; DE2759268A1; DE2759268C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit zwei feststehenden düsenförmigen Schaltstücken, die in der Einschaltstellung durch ein hohlzylindrisches bewegliches Schaltstück überbrückt sind, und mit einer aus einem Kolben und einem beweglichen Zylinder bestehenden Blaseinrichtung, wobei der Zylinder mit dem beweglichen Schaltstück gekoppelt ist und im Verlauf des Ausschaltvorganges vom einen der feststehenden Schaltstücke abläuft und mit einem den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken im Verlauf des Ausschaltvorganges vermindernden ringförmigen Isolierstoffkörper versehen ist.
Aus der DE-AS 2438017 ist ein derartiger Druckgasschalter bekannt, bei dem der ringförmige Isolierstoffkörper als mantelseitig gelochtes Isolierstoffrohr ausgebildet ist, das während der Löschphase den Lichtbogenbrennraum unmittelbar umschließt und mit dem beweglichen Teil der Blaseinrichtung, dem Blaszylinder, gekoppelt ist. Das Rohr ist einerseits mit dem das eine feststehende Schaltstück umschließenden Blaszylinderboden und andererseits mit dem freien Ende des Überbrückungsschaltstückes verbunden. Da die Löschung des zwischen den beiden feststehenden Schaltstücken gezogenen Lichtbogens erfolgt sein muß, bevor der Blaszylinderboden und damit der ringförmige Körper die Trennstrecke zwischen den beiden feststehenden Schaltstücken verlassen hat, wird die geöffnete trennstrecke durch lsolierstoffteile überbrückt, die die dielektrische Festigkeit des gelöschten Kontaktsystems beeinträchtigen können.
Verzichtet man dagegen auf einen den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken im Verlaufe des Aussthaltvorganges vermindernden ringförmigen Isolierstoffkörper, so wird der Gasdurchsatz durch die gastechnisch als Ring-spalt ausgebildete Trennstrecke unverhältnismäßig groß. Dies führt zur Notwendigkeit von entsprechend groß dimensionierten Blaseinrichtungen und Abströmquerschnitten.
Es ergibt sich nämlich bei Blaskolbenschaltern, die nur ein geringes Kompressionsvolumen für das Löschgas aufweisen, noch ein weiteres Problem. Bei vorgegebenem Strom bildet sich zwischen den Lichtbogenelektroden eine Lichtbogensäule aus, die eine in erster Näherung stromproportionale Dicke aufweist. Hierfür müssen die zum Einlauf des Lichtbogens bestimmten hohlen düsenförmigen Schaltstücke in ihrem inneren Durchmesser dimensioniert sein. Für eine sichere Lichtbogenlöschung ist damit der Durchmesser der düsenförmigen Schaltstücke weitgehend festgelegt.
Unabhängig davon muß die Trennstrecke aber auch zwischen den geöffneten Schaltstücken nach der Lichtbogeniöschung eine so große dielektrische Festigkeit aufweisen, daß eine Wiederzündung des Lichtbogens ausgeschlossen ist. Dies bedingt einen so großen Abstand zwischen den feststehenden düsenförmigen Schaltstücken bzw. eine so große Länge der Trennstrecke, daß bei höheren Spannungen die radiale Gasströmungsgeschwindigkeit in der Trennstrecke wesentlich geringer wird als in den Düsen der feststehenden Schaltstücke. Dies kann zu einem unerwünschten radial nach außen gerichteten Auswandern des Lichtbogens führen. Auch aus diesem Grund ist bei Blaskolbenschaltern für höhere Spannungen und großen Strömen ein den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken vermindernder Isolierstoffkörper vorteilhaft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der ringförmige Isolierstoffkörper zu keiner Beeinträchtigung der dielektrischen Festigkeit der Trennstrecke führt und zu einer Berbesserung des Schaltverhaltens bei kapazitiven Strömen beiträgt.
Nach der Erfindung wird dies dardurch gelöst, daß der Isolierstoffkörper eine axiale Erstreckung aufweist, die geringer als die Länge der Trennstrecke zwischen den feststehenden Schaltstücken ist und etwa in der Mitte zwischen dem Zylinderboden und dem freien Ende des beweglichen Schaltstückes angeordnet ist.
Aus der CH-PS 413 960 ist es zwar bekannt, dem beweglichen Schaltstück einen lsolierstoffring vorzulagern, der das Ablaufschaltstück unter Bildung eines ringspaltförmigen Zuströmkanals umgibt und eine ausgeprägtere axiale Beblasung ergibt; dieser auch zur Abschirmung ,der Blasventilteile vor Lichtbogeneinwirkung dienende Isolierstoffring ist jedoch nicht in der Lage, den Gasdurchsatz durch die Trennstrecke im Sinne einer Vergleichmäßigung zu steuern, weil die sich während der Ausschaltbewegung vor und hinter dem Isolierstoffring ergebenden Gasdurchtrittsquerschnitte zur Trennstrecke zu ungleichen Durchtrittsmengen des Löschgases führen.
Aus der DE-A-23 26 650 ist zwar ein Druckgasschalter mit zwei axial gegeneinander beweg lichen zylindrischen, auf einer gemeinsamen Achse mit Abstand zueinander angeordneten und an den zugewandten Stirnseiten düsenförmig ausgebildeten Schaltstücken ein Isolierstoffkörper vorhanden, dessen axiale Erstreckung geringer ist als die Länge der Trennstrecke zwischen den beiden Schaltstücken, jedoch befindet sich der Isolierstoffkörper nicht in der Mitte zwischen dem Zylinderboden und dem freien Ende des beweglichen Schaltstückes. Auch sind die Wirkungen des bekannten Isolierstoffkörpers anders.
Durch Anwendung der Erfindung wird der Gasdurchsatz im Anströmgebiet der Trennstrecke so gesteuert, daß die radiale Strömungsgeschwindigkeit des Löschgases in der Trennstrecke und die axiale Strömungsgeschwindigkeit in den düsenförmigen Schaltstücken unter Berücksichtigung der Dichte- änderung annähernd gleich sind. Der Gasdurchsatz ist damit in vorteilhafter Weise optimiert.
Der ringförmige Körper kann in Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zumindest teilweise aus einem Material bestehen, das unter Lichtbogenbeanspruchung zusätzliches Löschgas abgibt. Dabei kann die axiale Erstreckung des ringförmigen Körpers etwa die Hälfte der Trennstrecke betragen. Der ringförmige Körper ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer als Zwischenboden ausgebildeten siebartigen Wand getragen, die sich quer zur Achse des Zylinders erstreckt. Die Durchtrittsöffnungen der siebartigen Wand müssen dabei insgesamt mindestens so groß wie der Abströmquerschnitt durch die Düsen sein.
Anhand der Zeichnung ist sin Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckgasschalters beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.
Der in Fig. 1 schematisch in einem Schnitt dargestellte Druckgasschalter enthält nur die zum Berständnis der Erfindung erforderlichen Teile, z. B. ohne den Antrieb und die die Schaltkammer tragenden Stützisolatoren. Im Innern einer Schaltkammer 1, die aus Isolierstoff besteht, befindet sich als gasförmiges Lösch- und Isolier-mittel Schwefelhexafluorid unter einem Druck von beispielsweise 6 bar. Die Schaltkammer 1 umschließt zwei feststehende düsenförmige Schaltstücke 2, 3, die in der rechts der Mittellinie 4 dargestellten Einschaltstellung von einem hohlzylindrischen beweglichen Schaltstück 5 überbrückt sind. In der links der Mittellinie 4 dargestellten Ausschaltstellung ist die Trennstrecke a zwischen den Schaltstücken 2 und 3 frei. Der Druckgasschalter weist eine aus einem feststehenden Kolben 6 und einem beweglichen Zylinder 7 bestehende Blaseinrichtung auf, die im Verlauf der Ausschaltbewegung Löschgas komprimiert und durch den von den Schaltstücken 2 und 3 im Bereich der Trennstrecke gebildeten Ringspalt in das Innere der Schaltstücke 2, 3 abführt. Vom Augenblick der Trennung des beweglichen Schaltstückes 5 vom feststehenden Schaltstück 2 an wird die Trennstrecke und damit der für den Gasdurchsatz wirksame Querschnitt erhöht, bis ein ringförmiger Körper 8 den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken 2 und 3 vermindert. Hierzu hat der ringförmige Körper 8 eine axiale Erstreckung, die geringer als die Länge a der Trennstrecke zwischen den Schaltstücken 2 und 3 ist. Er ist etwa in der Mitte zwischen dem Zylinderboden 9 und dem freien Ende 10 des beweglichen Schaltstückes 5 angeordnet. Der ringförmige Körper hat vorzugsweise eine axiale Erstreckung, die etwa die Hälfte der Trennstrecke a beträgt. Er wird von einer als Zwischenboden ausgebildeten Wand 11 getragen, die sich quer zur Achse 4 des Zylinders 7 erstreckt. Die Wand 11 ist siebartig ausgebildet und für den Durchtritt von Kolbenteilen 12 geeignet, um eine Erhöhung des der Kompression schädlichen Raumes zu begrenzen. In Abhängigkeit vom Weg, den das bewegliche Schaltstücke 5 während der Ausschaltbewegung zurücklegt, ergibt sich, über der Zeit aufgetragen, die in Fig. 2 dargestellte Kurve für die wirksame freie Spaltbreite im Bereich der Trennstrecke.
Es ist damit möglich, bei gleichem Strom und dementsprechend gleich dicker Lichtbogensäule beim Ausschaltvorgang die Länge der Trennstrecke zu erhöhen, d. h. eine Unterbrechereinheit für eine höhere Nennspannung auszulegen, ohne daß die Gefahr besteht, daß durch eine geringere radiale Strömungsgeschwindigkeit die Beblasung des Lichtbogens vermindert und hierdurch eine Auswanderbewegung des Lichtbogens zu befürchten ist.

Claims

1. Druckgasschalter mit zwei feststehenden zylindrischen, auf einer gemeinsamen Achse mit Abstand (a) zueinander angeordneten und an den zugewandten Stirnseiten düsenförmig ausgebildeten Schaltstücken (2, 3), die in der Einschaltstellung durch ein hohlzylindrisches bewegliches Schaltstück (5) überbrückt sind, und mit einer aus einem Kolben (6) und einem beweglichen Zylinder (7) bestehenden Blaseinrichtung, wobei der Zylinder (7) mit dem beweglichen Schaltstück (5) gekoppelt ist und im Verlauf des Ausschaltvorganges vom einen der feststehenden Schaltstücke (2) abläuft und mit einem den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken (2, 3) im Verlauf des Ausschaltvorganges vermindernden ringförmigen Isolierstoffkörper (8) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff- körper (8) eine axiale Erstreckung aufweist, die geringer als die Länge (a) der Trennstrecke zwischen den feststehenden Schaltstücken (2, 3) ist und etwa in der Mitte zwischen dem Zylinderboden (9) und dem freien Ende (10) des beweglichen Schaltstückes (5) angeordnet ist.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Isolierstoffkörper (8) zumindest teilweise aus einem unter Lichtbogenbeanspruchung zusätzliches Löschgas abgebenden Material besteht.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeicknet, daß die axiale Erstreckung des ringförmigen Isolierstoffkörpers (8) etwa die Hälfte der Trennstrecke (a) beträgt.

4. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Isolierstoff-körper (8) vpn einer als Zwischenboden ausgebildeten siebartigen Wand (11) getragen ist, die sich quer zur Achse (4) des Zylinders (7) erstreckt.