DE1199366B

DE1199366B - Compressed gas circuit breaker

Info

Publication number: DE1199366B
Application number: DEW30659A
Authority: DE
Inventors: Robert Colclaser Jun; Russell N Yeckley
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1960-10-07
Filing date: 1961-09-06
Publication date: 1965-08-26
Also published as: US3154658A; CH395238A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

H02cH02c

Deutsche Kl.: 21c-35/10 German class: 21c-35/10

W30659VTIId/21c
6. September 1961
26. August 1965W30659VTIId / 21c
September 6, 1961
August 26, 1965

Es sind elektrische Schalter mit einem geschlossenen Gehäuse bekannt, das einen Niederdruckbehälter für ein als Lösch- und Isoliermittel verwendetes Gas bildet und eine Unterbrechungsstelle enthält. Die Schalter besitzen einen Hochdruckbehälter, an dem ein Ventil angebracht ist. Das Ventil wird im Ausschaltaugenblick geöffnet. Dadurch wird eine Gasströmung in Gang gesetzt, die aus dem Hochdruckbehälter durch die Unterbrechungsstelle in den Neiderdruckbehälter verläuft. Aus dem Niederdruckbehälter kann das Gas durch einen Kompressor abgesaugt und in den Hochdruckbehälter zurückgefördert werden, so daß ein geschlossener Gaskreis vorhanden ist. Man kann deshalb in solchen Schaltern verhältnismäßig teure Gase, wie Schwefelhexafluorid und/oder Selenhexafluorid, verwenden.There are known electrical switches with a closed housing, which has a low-pressure container for a gas used as an extinguishing and insulating agent and contains an interruption point. The switches have a high pressure vessel to which a valve is attached. The valve will open when switched off. This sets a gas flow in motion from the high-pressure container runs through the interruption point in the Neiderdruck container. From the low pressure tank the gas can be sucked off by a compressor and returned to the high-pressure container so that a closed gas circuit is present. You can therefore use such counters use relatively expensive gases such as sulfur hexafluoride and / or selenium hexafluoride.

Bei den bekannten Schaltern besitzt die Unterbrechungsstelle ein feststehendes hohles Schaltstück, das mit einem massiven beweglichen Schaltstift zusammenwirkt. Im Gegensatz dazu ist erfindungsgemäß das bewegliche Schaltstück hohl ausgebildet und ragt in der Einschaltstellung durch eine Bohrung einer Isolierstoffkappe, die einen Teil einer das feststehende Schaltstück enthaltenden, mit dem Hochdruckbehälter in Verbindung stehenden Kammer bildet.In the known switches, the interruption point has a fixed, hollow contact piece, which interacts with a massive moving switch pin. In contrast, is according to the invention the movable contact piece is hollow and protrudes through a hole in the switched-on position an insulating material cap, which is part of a stationary contact piece containing, with the high-pressure container communicating chamber forms.

Die Isolierstoffkappe leitet den Gasstrom aus dem Hochdruckbehälter in das hohle Schaltstück. Deshalb wirkt das hohle Schaltstück als langgestreckte Düse, in die der Ausschaltlichtbogen hineingetrieben und über eine beträchtliche Länge intensiv beblasen wird, weil der verhältnismäßig kleine Querschnitt des hohlen Schaltstückes eine hohe Strömungsgeschwindigkeit zur Folge hat. Die gesamte Lichtbogenlänge innerhalb des hohlen Schaltstückes liegt in einem feldfreien Raum, so daß günstige Bedingungen für eine Entionisierung vorliegen. Da außerdem in der mit Hilfe der Isolierstoffkappe gebildeten Kammer, die mit dem Hochdruckbehälter in Verbindung steht, ein verhältnismäßig hoher Druck herrscht, ist für eine hohe elektrische Festigkeit nach dem Erlöschen des Lichtbogens gesorgt. Durch das Zusammenwirken von hoher Strömungsgeschwindigkeit und großer elektrischer Festigkeit wird beim Schalter nach der Erfindung eine bedeutende Schaltleistung erreicht, wie eingehende Versuche bewiesen haben.The insulating cap guides the gas flow from the high pressure container into the hollow contact piece. That's why the hollow contact piece acts as an elongated nozzle into which the breaking arc is driven and is blown intensively over a considerable length because of the relatively small cross-section of the hollow contact piece results in a high flow velocity. The entire arc length inside the hollow contact piece is in a field-free space, so that favorable conditions for there is deionization. Since, in addition, in the chamber formed with the help of the insulating cap, which is in communication with the high pressure vessel, there is a relatively high pressure, is for ensures high electrical strength after the arc has been extinguished. By working together of high flow velocity and great electrical strength is used in the switch after the invention achieved a significant switching capacity, as detailed tests have shown.

Die Verwendung hohler beweglicher Schaltstücke ist zwar im Schalterbau an sich bekannt. Bei den bekannten Schaltern handelt es sich aber um Druckluftschalter, deren Unterbrechungsstelle in einem metallischen Hochdruckbehälter angeordnet ist. Ein Niederdruckbehälter ist bei diesen Schaltern nicht Druckgas-LeistungsschalterThe use of hollow movable contact pieces is known per se in switch construction. Both known switches are compressed air switches, the point of interruption in one metallic high-pressure container is arranged. These switches do not have a low-pressure tank Compressed gas circuit breaker

Anmelder:Applicant:

Westinghouse Electric Corporation,Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,Dr. jur. G. Hoepffner, lawyer,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Robert Colclaser jun.,
Russell N. Yeckley, Monroeville, Pa. (V. St. A.)Named as inventor:
Robert Colclaser Jr.,
Russell N. Yeckley, Monroeville, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 7. Oktober 1960 (61284)V. St. v. America 7 October 1960 (61284)

vorhanden. Ebenso fehlt die eine Kammer bildende Isolierstoffkappe. Mithin liegen in elektrischer Hinsicht wie in bezug auf die Gasströmung ganz andere Verhältnisse vor als bei dem Schalter nach der Erfindung. available. The insulating material cap forming a chamber is also missing. So are in electrical terms as with respect to the gas flow, conditions are quite different from those of the switch according to the invention.

Gegenüber den bekannten Schaltern, bei denen das feststehende Schaltstück als Metalldüse ausgebildet ist, die mit einem beweglichen massiven Schaltstift zusammenwirkt, bietet die Erfindung den Vorteil, daß durch die ohnehin erforderliche große Länge des beweglichen Schaltstückes ohne Mehraufwand eine längere Gasführung erreicht wird. Außerdem ist die Empfindlichkeit gegen Abbranderscheinungen geringer, wie später noch näher erläutert wird.Compared to the known switches in which the fixed contact is designed as a metal nozzle which interacts with a movable solid switch pin, the invention offers the advantage that due to the large length of the movable contact piece, which is required anyway, without any additional effort a longer gas flow is achieved. In addition, it is sensitive to signs of burning less, as will be explained in more detail later.

Das hohle bewegliche Schaltstück kann mit Vorteil an seinem dem Hochdruckbehälter abgekehrten Ende mit Schlitzen versehen sein. Dadurch kann man die Abströmung der Schaltgase verbessern, weil der Austrittsquerschnitt auf diese Weise vergrößert wird. Hierzu ist zu bemerken, daß die Verwendung von Schlitzen in Schaltstücken zur Vergrößerung des für die Gasströmung zur Verfügung stehenden Querschnittes bei anderen Druckluftschaltern an sich bekannt ist.The hollow, movable contact piece can advantageously be turned away from the high-pressure container Be provided with slots at the end. This allows you to improve the outflow of the switching gases, because the exit cross-section is enlarged in this way. It should be noted that the use of slots in contact pieces to enlarge the cross-section available for the gas flow is known per se in other compressed air switches.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ragt in der Einschaltstellung des Schalters ein feststehendes Lichtbogenhorn exzen-In a particularly advantageous embodiment of the invention, the protrudes in the on position Switch a fixed arc horn eccentric

509 658062509 658062

irisch in das hohle bewegliche Schaltstück hinein. Die für den Dauerstrom vorgesehene Kontaktstelle wird in diesem Fall auf der Außenseite des beweglichen Schaltstückes vorgesehen. Zu diesem Zweck können dort Kontaktfinger in bekannter Weise aufliegen, so daß eine durch den Abbrand nicht beeinflußte Kontaktstelle entsteht.Irish into the hollow moving contact piece. the The contact point provided for the continuous current is in this case on the outside of the movable one Switching piece provided. For this purpose, contact fingers can rest there in a known manner, see above that a contact point is created that is not influenced by the burn-off.

Das exzentrische Lichtbogenhorn ist gegenüber der Innenwand des beweglichen Schaltstückes vorzugsweise mit solchem Abstand angeordnet, daß die Spannung zwischen den sich trennenden Schaltstücken beim Beginn des Ausschaltvorganges die der Unterbrechungseinrichtung zugeordnete Nennspannung nicht überschreiten kann. Bei höheren Spannungen wird dann der Abstand zwischen Lichtbogenhorn und beweglichem Schaltstück durchschlagen. Für den Fall, daß ein stark induktiver Stromkreis abzuschalten ist, kann auf diese Weise die magnetische Energie des Kreises in mehrfachen Durchschlägen des Abstandes aufgezehrt werden, ohne daß schädliche Überspannungen entstehen.The eccentric arc horn is preferred over the inner wall of the movable contact piece arranged at such a distance that the voltage between the separating contact pieces at the beginning of the switch-off process, the nominal voltage assigned to the interruption device can not exceed. At higher voltages the distance between the arc horn is then and the movable contact piece. In the event that a highly inductive circuit is switched off, in this way the magnetic energy of the circuit can break down in multiple times the distance can be consumed without causing harmful overvoltages.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Dabei zeigt The invention is illustrated using an exemplary embodiment. It shows

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines dreipoligen Hochleistungsschalters zur Steuerung der drei Phasen eines Hochspannungsnetzes;F i g. 1 is a perspective view of a three-pole heavy-duty switch for controlling the three phases of a high voltage network;

Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt in Längsrichtung durch eines der geerdeten Gehäuse, die in Fig. 1 dargestellt sind; es zeigt die Unterbrechungseinrichtung in einer Seitenansicht in der Einschaltstellung; FIG. 2 is a longitudinal vertical section through one of the grounded housings shown in FIG. 1 are shown; it shows the interruption device in a side view in the switched-on position;

F i g. 3 ist ein Vertikalschnitt in Längsrichtung durch die eine der Unterbrechungseinheiten der Mehrfachunterbrechungseinrichtung nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstab; die Schaltstücke sind in der Einschaltstellung dargestellt;F i g. 3 is a vertical section through the length of one of the interruption units of FIG Multiple interruption device according to FIG. 2 on an enlarged scale; the contact pieces are in the Switch-on position shown;

F i g. 4 ist eine Teilansicht ähnlich der der F i g. 3, wobei die einzelnen Teile in einer Lage dargestellt sind, die während der Ausschaltbewegung eingenommen wird;F i g. 4 is a partial view similar to that of FIG. 3, the individual parts shown in one position which is taken during the switch-off movement;

Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie V-V der F i g. 4; er zeigt die einzelnen Schaltstückteile in der Ausschaltstellung;Figure 5 is a section along line V-V of Figure 5. 4; it shows the individual contact parts in the Switch-off position;

F i g. 5 a zeigt in verkleinertem Maßstab eines der Querstücke, die ein bewegliches Schaltstück tragen; die anderen Teile der Schaltstückanordnung sind nicht dargestellt;F i g. 5 a shows, on a reduced scale, one of the cross pieces that carry a movable contact piece; the other parts of the contact assembly are not shown;

F i g. 6 bis 9 zeigen Oszillogramme der Lichtbogenspannung und der wiederkehrenden Spannung für verschiedene Unterbrechungseinrichtungen. Fig. 8 läßt deutlich die verbesserte Spannungsfestigkeit des so Schalters nach der Erfindung erkennen.F i g. 6 through 9 show oscillograms of the arc voltage and the recovery voltage for various interruption devices. Fig. 8 clearly shows the improved dielectric strength of the so Recognize switch according to the invention.

In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1, ist mit 1 als Ganzes ein dreipoliger Hochspannungs-Hochleistungsschalter dargestellt, der für die Steuerung der drei Phasen eines Drehstromnetzes geeignet ist. Pol A schaltet die Leitungen L₁, L₂, Pol B die Leitungen L₃, L₄ und PoIC die Leitungen L₅, L₆. Wie dargestellt ist, besteht der Schalter aus einer Mehrzahl horizontal angeordneter geerdeter Metallgehäuse 2 mit Endkappen 3. Die Endkappen 3 können um vertikale Angeln, die nicht dargestellt sind, geschwenkt werden, so daß das Innere der Gehäuse! untersucht werden kann. Ferner kann die Unterbrechungseinrichtung 4 seitlich aus den Gehäusen 2 gezogen werden, wenn eine Wartung durchgeführt werden soll.In the drawings, in particular in FIG. 1, 1 shows as a whole a three-pole high-voltage high-performance switch which is suitable for controlling the three phases of a three-phase network. Pole A switches lines L ₁ , L ₂ , pole B switches lines L ₃ , L ₄ and PoIC switches lines L ₅ , L ₆ . As shown, the switch consists of a plurality of horizontally arranged grounded metal housings 2 with end caps 3. The end caps 3 can be pivoted about vertical hinges, which are not shown, so that the interior of the housing! can be examined. Furthermore, the interruption device 4 can be pulled laterally out of the housings 2 when maintenance is to be carried out.

An gegenüberliegenden Enden der Gehäuse 2 erstrecken sich Tragzylinder 5 mit einem mit Bohrungen versehenen Tragflansch nach oben. Der Tragflansch hält zwei Durchführungen 7. Die Durchführungen bilden den Anschluß der Unterbrechungseinrichtung im Inneren der geerdeten Gehäuse 2. Die inneren unteren Enden 8 der Durchführungen 7 sind durch die Unterbrechungseinrichtung 4 überbrückt, die von diesen Enden getragen wird.At opposite ends of the housing 2, support cylinders 5 with a bore extend provided support flange upwards. The support flange holds two bushings 7. The bushings form the connection of the interruption device inside the earthed housing 2. The inner lower ends 8 of the bushings 7 are bridged by the interruption device 4, which is carried by these ends.

Unterhalb der horizontal verlaufenden Gehäuse 2 sind zusätzliche -Hochdruckspeicher 11 vorgesehen, die mit einem Hochdruckbehälter 11a (Fig. 2) zusammenwirken, der auf der rechten Seite jeder der Unterbrechungseinrichtungen 4 vorgesehen ist. In einem Antriebsgehäuse 12 sind die Steuermittel für die Überwachung des Gases und ein geeigneter, nicht dargestellter Kompressor vorgesehen. Der Kompressor saugt Gas von einem verhältnismäßig niedrigen Druck aus dem Inneren 13 der einzelnen Gehäuse 2 und verdichtet es wieder. Das unter hohem Druck stehende Gas wird durch eine geeignete, nicht dargestellte Leitung zu dem HilfsSpeicher 11 und dem Hochdruckbehälter 11a zurückgeführt. Als Verbindung zwischen dem Hochdruckspeicher 11 und dem Hochdruckbehälter 11a ist ein Hochdruckrohr 14 vorgesehen (F i g. 2).Below the horizontally extending housing 2, additional high-pressure accumulators 11 are provided which interact with a high-pressure container 11a (FIG. 2) which is provided on the right-hand side of each of the interruption devices 4. The control means for monitoring the gas and a suitable compressor, not shown, are provided in a drive housing 12. The compressor sucks gas from a relatively low pressure from the interior 13 of the individual housing 2 and compresses it again. The gas under high pressure is returned through a suitable line, not shown, to the auxiliary reservoir 11 and the high-pressure container 11a . A high-pressure pipe 14 is provided as a connection between the high-pressure accumulator 11 and the high-pressure container 11a (FIG. 2).

Im Inneren des Antriebsgehäuses 12 ist ein geeigneter Antrieb untergebracht, z. B. ein Druckluftantrieb. Der Antrieb bewirkt über geeignete Verbindungsglieder eine hin- und hergehende Bewegung einer nicht dargestellten Antriebsstange im Inneren eines Antriebsrohres 15 (F i g. 1), das die einzelnen Pole A, B und C verbindet.Inside the drive housing 12, a suitable drive is housed, for. B. a compressed air drive. The drive causes a back and forth movement of a drive rod (not shown) inside a drive tube 15 (FIG. 1) which connects the individual poles A, B and C via suitable connecting links.

Die Durchführungen 7 sind von Stromwandlern 16 umgeben, die den Strom durch den Schalter 1 messen und gleichzeitig zur Speisung von Schutzeinrichtungen dienen. Über die Rohre 17 werden die niederspannungsseitigen Anschlüsse der Wandler 16 in das Gehäuse 12 geführt, in dem ein Auslöser untergebracht sein kann.The bushings 7 are surrounded by current transformers 16 which measure the current through the switch 1 and at the same time serve to supply protective devices. About the tubes 17 are the low-voltage side Connections of the transducer 16 led into the housing 12, in which a trigger is housed can be.

Wie F i g. 2 zeigt, gehört zur Unterbrechungseinrichtung 4 ein fester Rahmen, der durch Isolierstoffstangen 18 gehalten wird. Die Isolierstoffstangen sind bei 19 und 20 an Tragstücke 21, 22 angeschraubt. Die Tragstücke sind an den unteren Enden 8 der Durchführungen 7 befestigt. Die Fig. 2 läßt ferner erkennen, daß der Hochdruckbehälter 11a am rechten Ende des Tragstückes 22 der Unterbrechungseinrichtung 4 durch Schrauben befestigt ist.Like F i g. 2 shows, the interruption device 4 includes a fixed frame which is held by rods 18 of insulating material. The insulating rods are screwed to support pieces 21, 22 at 19 and 20. The support pieces are attached to the lower ends 8 of the bushings 7. 2 also shows that the high-pressure container 11a is fastened to the right-hand end of the support piece 22 of the interruption device 4 by screws.

Mit dem Hochdruckbehälter 11« ist ein BlasventilWith the high pressure container 11 ″ is a blow valve

23 verbunden (Fig. 3), das durch eine Druckfeder23 (Fig. 3) connected by a compression spring

24 in die Schließstellung gedrückt wird. Das Blasventil 23 wird durch einen pneumatisch betätigten Ventilkolben geöffnet, der nicht dargestellt ist und seinerseits über das Steuerventil 27 beaufschlagt werden kann. Das Steuerventil wird mit einem Hebel 28 betätigt, der bei 29 gelenkig gelagert ist. Der Hebel 28 weist zwei Verbindungsglieder 31 auf, von denen nur eines in Fig. 1 dargestellt ist. In der Zeichnung ist das Verbindungsglied bei 32 befestigt. Das linke Ende der beiden Verbindungsglieder 31 ist, wie Fig. 2 zeigt, gelenkig am rechten Ende der beiden beweglichen Schaltstangen 33 angebracht (Fig. 1), die zum Aus- bzw. Einschalten des Schalters hin- und hergehend bewegbar sind, wie die F i g. 1 und 2 zeigen.24 is pressed into the closed position. The blow valve 23 is opened by a pneumatically actuated valve piston, which is not shown and can in turn be acted upon via the control valve 27. The control valve is actuated with a lever 28 which is articulated at 29. The lever 28 has two connecting members 31, only one of which is shown in FIG. 1. In the drawing, the link is attached at 32. As shown in FIG i g. 1 and 2 show.

Die ünken Enden der beiden Isolierstoff stangen 33 sind, wie Fig. 1 zeigt, durch eine Federplatte 34 verbunden. Die Federplatte wird durch eine Druckfeder 35 nach links gedruckt. Am Ende der Ausschalt-The unken ends of the two insulating rods 33 are, as FIG. 1 shows, connected by a spring plate 34. The spring plate is pressed to the left by a compression spring 35. At the end of the switch-off

bewegung schlägt die Federplatte 34 gegen einen Dämpfer 36. Dadurch wird die gesamte bewegliche Schaltstückanordnung sanft abgebremst.movement strikes the spring plate 34 against a damper 36. This makes the entire movable Contact arrangement gently braked.

Längs der Isolierstoffstangen 33 sind mit Abstand zwei Querstücke 37 vorgesehen (Fig. 5a). Die Querstücke 37 sind mit den beiden Isolierstoff stangen 33 gelenkig verbunden, so daß eine im wesentlichen leiterförmige Kontaktanordnung 39 entsteht. In der Mitte jedes der Querstücke 37 ist mit einem Füh-Two transverse pieces 37 are provided at a distance along the insulating rods 33 (FIG. 5a). the Cross pieces 37 are hinged to the two insulating rods 33, so that one substantially Ladder-shaped contact arrangement 39 is created. In the middle of each of the cross pieces 37 is a guide

Zylinder 67 vorgesehen. Der Zylinder 67 ist vorzugsweise geschlitzt, wie bei 68 gezeigt, so daß ein Ring von Kontaktringern 69 entsteht, die auf der Außenfläche des rohrförmigen Schaltstückes 42 aufliegen. Mit dem Führungszylinder 67 ist eine rohrförmige elektrostatische Abschirmung 70 verbunden, die die einzelnen Teile der feststehenden Schaltstückanordnungen, insbesondere der Finger 69, abdeckt, so daß sich an diesen auch in der AusschaltstellungCylinder 67 is provided. The cylinder 67 is preferably slotted, as shown at 68, so that a A ring of contact rings 69 is produced, which rest on the outer surface of the tubular contact piece 42. A tubular electrostatic shield 70 is connected to the guide cylinder 67, which covers the individual parts of the fixed contact assembly, in particular the fingers 69, so that this is also in the off position

tetrafiuoräthylen-Führungsring 71 angebracht, der die Führung der Ausschalt- und Einschaltbewegung des beweglichen Schaltstückes 42 vermittelt. Wie be-Tetrafiuoräthylen-guide ring 71 attached, the leadership of the switch-off and switch-on of the movable contact piece 42 mediated. How

rungsbolzen 38 das eine Ende 41 eines rohrförmigen io des Schalters 1 keine Koronaerscheinungen bilden geschlitzten Schaltstückes 42 befestigt. Wie in F i g. 3 können. Zusammen mit dem Schirm 70 ist ein PoIydargestellt ist, besitzt jedes der geschlitzten Kontaktrohre 42 längsverlaufende Schlitze 43. Außerdem
dienen die Rohre 42 als Düsen bei der Ausschaltbewegung. Sie ergeben einen verhältnismäßig dichten 15 kannt ist, besitzt Polytetrafluoräthylen einen sehr Sitz mit einem sich nach innen erstreckenden Düsen- kleinen Reibungskoeffizienten. Die feststehenden teil 44 eines kappenförmigen Isolierstoffteiles 45, so Kontaktfinger 69, die von dem geschlitzten Führungsdaß eine Löschkammer 46 gebildet wird. Das rohr 67 gebildet werden, sind durch den Ring 71 kappenförmige Teil 45 besteht vorzugsweise aus vollständig abgedeckt, so daß keinerlei Korona enteinem geeigneten hitzebeständigen Material, beispiels- 20 stehen kann, die zu einem Überschlag in der Ausweise aus Polytetrafluoräthylen. scharfstellung führen könnte.Rungsbolzen 38 attached to one end 41 of a tubular io of the switch 1 no corona phenomena form slotted switching piece 42. As in Fig. 3 can. A poly is shown together with the screen 70, and each of the slotted contact tubes 42 has longitudinal slots 43. In addition
the tubes 42 serve as nozzles during the switch-off movement. They result in a relatively tight 15 is known, polytetrafluoroethylene has a very good fit with an inwardly extending nozzle - small coefficient of friction. The fixed part 44 of a cap-shaped insulating material part 45, such as contact fingers 69, which an extinguishing chamber 46 is formed by the slotted guide. The tube 67 are formed by the ring 71 cap-shaped part 45 is preferably completely covered, so that no corona can be enteinem suitable heat-resistant material, for example 20, which can lead to a flashover in the ID cards made of polytetrafluoroethylene. focus could lead.

Wie in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist, sind die Wie in F i g. 3 dargestellt ist, kann das Führungs-As shown in Figs. 3 and 4, the As in FIG. 3 is shown, the guide

Isolierstoffteile 45 durch einen kreisförmigen Klemm- rohr 67 der einen Unterbrechungseinrichtung 62 ring 47 mit dem Tragstück 22 verbunden, daß die einen Teil der feststehenden Schaltstückanordnung gezeichneten Kanäle zur Führung eines Gasstromes 25 52 für die unmittelbar benachbarte Unterbrechungsaufweist. Mit Hilfe von Bolzen 48 ist der Klemmring einrichtung 46 bilden.
47 an einem Flanschteil 51 des Isolierstoffteiles 45
befestigt.Insulating material parts 45 are connected to the support piece 22 by a circular clamping tube 67 of the one interruption device 62 ring 47, that the channels shown in part of the stationary contact piece arrangement for guiding a gas flow 25 52 for the immediately adjacent interruption. With the help of bolts 48 of the clamping ring device 46 is formed.
47 on a flange part 51 of the insulating material part 45
attached.

Am rechten Ende der Löschkammer 46, die imAt the right end of the quenching chamber 46, which is in

wesentlichen von dem kappenähnlichen Isolierstoff- 30 nicht dargestellte Antrieb im Inneren des Antriebsteil 45 gebildet wird, ist ein feststehender Finger- gehäuses 12 durch geeignete Mittel ausgelöst. Unter kontakt 53 mit einer Anzahl feststehender Kontaktfinger 54 vorgesehen. Wie dargestellt, liegen die
Kontaktflächen der Finger 54 radial auf der Außenseite 56 der Schaltstücke 42 auf. Außerdem ist ein 35
exzentrisch angeordnetes Lichtbogenhorn 57 vorge-is essentially formed by the cap-like insulating material drive, not shown, in the interior of the drive part 45, a fixed finger housing 12 is triggered by suitable means. Under contact 53 with a number of fixed contact fingers 54 is provided. As shown, the
Contact surfaces of the fingers 54 radially on the outside 56 of the contact pieces 42. In addition, a 35
eccentrically arranged arc horn 57

Im folgenden wird die Ausschaltbewegung des Leistungsschalters 1 beschrieben:The opening movement of circuit breaker 1 is described below:

Wie erwähnt, wird bei der Ausschaltbewegung derAs mentioned, the

sehen, das eine Spitze 58 aus lichtbogenfestem Material aufweist. Die lichtbogenfeste Spitze kann z. B. aus einer Silber-Wolfram-Legierung bestehen. Durchsee which has a tip 58 of arc-resistant material. The arc-resistant tip can, for. B. consist of a silver-tungsten alloy. By

Mitwirkung der Federn 35 wird dadurch die bewegliche Schaltstückanordnung 39 aller Unterbrechungseinrichtungen gleichzeitig geöffnet. With the cooperation of the springs 35, the movable contact arrangement 39 of all interrupting devices is opened simultaneously.

Außerdem wird durch die Freigabe der Antriebsstange 73 und durch die nach links gerichtete Bewegung der Schaltstücke 39 das Steuerventil 27 betätigt. Dadurch wird das Blasventil 29 geöffnet, so daß ein Strom unter hohem Druck stehenden Gases,In addition, by releasing the drive rod 73 and moving it to the left the switching pieces 39 actuate the control valve 27. This opens the blow valve 29, see above that a stream of high pressure gas

die exzentrische Anordnung des Lichtbogenhoraes 57 40 beispielsweise unter einem Druck von 15 at, durchthe eccentric arrangement of the arc hole 57 40, for example, under a pressure of 15 at

die Einlaßöffnung 65 in Richtung der Pfeile 74 fließt, die in F i g. 4 dargestellt sind. Dieser Gasstrom verläuft durch die rohrförmigen Schaltstücke 42, bevor eine Kontakttrennung erfolgt. Infolgedessen wird der Lichtbogen 63 bereits in einer Axialströmung des unter hohem Druck stehenden Gases gezogen.inlet port 65 flows in the direction of arrows 74 shown in FIG. 4 are shown. This gas flow proceeds through the tubular contact pieces 42 before a contact separation takes place. As a result, will the arc 63 has already been drawn in an axial flow of the gas under high pressure.

Wegen der exzentrischen Anordnung des Lichtbogenhornes 57, die einen kleinen Abstand zwischen dem Horn und der Seitenwand 75 des beweglichenBecause of the eccentric arrangement of the arcing horn 57, which has a small distance between the horn and the side wall 75 of the movable

in bezug auf die Mittellinie 61 der Unterbrechungseinrichtung 62 wird der Lichtbogen, der ursprünglich zwischen dem beweglichen Schaltstück 42 und den Kontaktflächen 55 der Kontaktfinger 54 gezogen wird, schnell auf das Lichtbogenhorn kommutiert.with respect to the center line 61 of the interrupting device 62 is the arc, which is originally drawn between the movable contact 42 and the contact surfaces 55 of the contact fingers 54 is commutated quickly to the arc horn.

Außerhalb des Isolierstoffteiles 45, das im wesentlichen die Löschkammer 46 bildet, ist ein Blasrohr 64 vorgesehen, das aus einem geeigneten lichtbogenfesten Isoliermaterial besteht. Das Blasrohr 64 hatOutside the insulating material 45, which essentially forms the extinguishing chamber 46, is a blowpipe 64 is provided, which consists of a suitable arc-proof insulating material. The blowpipe 64 has

den Zweck, ein direktes Auftreffen des Gasstromes 50 Schaltstückes 42 zur Folge hat, wie F i g. 3 zeigt, auf Teile der Lichtbogenlöscheinrichtung 4 zu ver- geht der Lichtbogen schnell von den Schaltstücken hindern. Außerdem wird dadurch eine Kühlung der 42, 55 auf die Spitze 58 des Lichtbogenhornes 57 Schaltgase erreicht, bevor diese in das Innere 13 der und die Innenwand 75 des beweglichen Schaltstückes Gehäuse 2 abströmen. 42 über. Während des Scheitelwertes des Stromes,the purpose of a direct impingement of the gas flow 50 has the contact piece 42, as FIG. 3 shows Towards parts of the arc extinguishing device 4, the arc quickly disappears from the contact pieces prevent. In addition, this results in cooling of the 42, 55 on the tip 58 of the arc horn 57 Switching gases reached before they enter the interior 13 of the and the inner wall 75 of the movable contact piece Flow off housing 2. 42 over. During the peak value of the current,

Wie in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist, ist jede 55 d. h., während der höchsten Momentanwerte des der Unterbrechungseinrichtungen 62 mit einer Ein- Lichtbogenstromes, endet der Lichtbogen dicht an laßöffnung versehen. Die dem Hochdruckbehälter
11 α am nächsten gelegene Unterbrechungseinrichtung 62 besitzt einen nur kurzen Blaskanal 65. DieserAs shown in Figs. 2 and 3, each 55 is provided, ie, during the highest instantaneous values of the interruption devices 62 with a single arc current, the arc ends close to the opening. The high pressure tank
11 α closest interrupting device 62 has only a short blow channel 65. This

Kanal wird von einem Teil des Traggehäuses 22 ge- 60 weglichen Schaltstückes 42 nach unten während der bildet. Weitere Blasrohre 66 übertragen einen Hoch- Zeit, während der der Strom verhältnismäßig geringe druckgasstrom aus dem Hochdruckbehälter 11a zu Werte annimmt. In der Nähe des StromnuUdurchden angrenzenden Unterbrechungseinrichtungen 62, ganges im abfallenden Teil der Stromhalbwelle wird so daß bereits beim Beginn der Kontakttrennung der Lichtbogen also an der Innenseite 75 der bewegunter hohem Druck stehendes Gas in jeder der 65 liehen Schaltstücke 42 entlang verlängert. Daraus er-Unterbrechungseinrichtungen 62 vorhanden ist. gibt sich ein starkes Ansteigen der Lichtbogenbrenn-Channel is from a part of the support housing 22 movable contact piece 42 downward during the forms. Further blowpipes 66 transmit a high time during which the current is relatively low Pressurized gas flow from the high pressure container 11a assumes values. Close to the StromnuUden adjoining interruption devices 62, ganges in the falling part of the current half-wave so that already at the beginning of the contact separation of the arc on the inside 75 of the moving sub high pressure gas in each of the 65 borrowed contact pieces 42 extended along. From it he-interrupting devices 62 is present. there is a sharp increase in the arc

Um die Ausschalt- und Einschaltbewegung der spannung, wie im Punkt 76 der F i g. 8 der Zeichnung rohrförmigen Schaltstücke 42 zu führen, ist ein angedeutet ist. Dagegen wird während des größtenIn order to switch off and switch on the voltage, as in point 76 of FIG. 8 of the drawing To guide tubular contact pieces 42 is indicated. Contrast this during the largest

der Mündung 72 des beweglichen rohrförmigen Schaltstückes 42. Wegen der Querbeblasung bewegt sich der Lichtbogen 63 auf der Innenseite 75 des be-the mouth 72 of the movable tubular contact piece 42. Moved because of the transverse blowing the arc 63 is located on the inside 75 of the

Teiles der Halbwelle des Stromflusses die Lichtbogenbrennspannung auf relativ niedrigen Werten gehalten. Nur in der Nähe des Stromnulldurchganges ergibt sich eine Spitze der Brennspannung. Eine solche Charakteristik ist sehr wünschenswert, da sie nur geringe Energieumsätze im Leistungsschalter bei der Ausschaltung zur Folge hat. Auch die Spannungsspitze kurz vor dem Nulldurchgang ist günstig für Ausschaltungen, bei denen besonders schwere Bedingungen hinsichtlich der wiederkehrenden Spannung vorliegen. Ein Schalter kann nämlich bekanntlich ohne weiteres eine wiederkehrende Spannung von solcher Höhe aushalten, wie sie die Lichtbogenbrennspannung vor der Unterbrechung angenommen hatte. Diese Eigenschaft des Schalters wird dadurch besonders ausgenutzt, daß der Lichtbogen durch die Querbeblasung vor dem Stromnulldurchgang plötzlich verlängert wird, so daß die Spitze 76 der Brennspannung entsteht.Part of the half-wave of the current flow is the arc voltage held at relatively low levels. This only results in the vicinity of the current zero crossing a peak in the running voltage. Such a characteristic is very desirable because it is poor Energy sales in the circuit breaker when it is switched off. Also the voltage spike shortly before the zero crossing is favorable for switch-offs in which conditions are particularly severe in terms of the recurring stress. As is well known, a switch can do without further withstand a recurring voltage of such magnitude as the arc voltage accepted before the interruption. This makes this property of the switch special exploited the fact that the arc suddenly caused by the transverse blowing before the current crosses zero is lengthened, so that the peak 76 of the operating voltage arises.

Bei einem Gasschalter mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Verdichtungseinrichtung zum Erzeugen einer Löschmittelströmung ergibt sich etwa eine Brennspannung, wie sie in F i g. 6 dargestellt ist. Ein ölschalter besitzt üblicherweise die in F i g. 7 angegebene Lichtbogenspannung. Aus einem Vergleich dieser Spannungen mit der der Fig. 8 ergibt sich ohne weiteres, daß bei dem Schalter 1 gemäß der Erfindung durch die neuartige Unterbrechungseinrichtung 62 eine bemerkenswerte Verringerung der Lichtbogenarbeit erreicht wird.In the case of a gas switch with a compression device consisting of a piston and cylinder Generating an extinguishing agent flow results in an operating voltage such as that shown in FIG. 6 is shown. An oil switch usually has the one shown in FIG. 7 specified arc voltage. From a comparison of these voltages with that of FIG. 8 it is readily apparent that the switch 1 according to FIG of the invention by the novel interruption device 62 a remarkable reduction the arc work is achieved.

Es ist festzuhalten, daß ein wesentlicher Vorteil des Schalters gemäß der Erfindung darin besteht, daß das bewegliche Schaltstück 42 zugleich als Düse für den Gasstrom wirkt. Dies hat zur Folge, daß der Gasstrom einsetzt, noch bevor die Kontakttrennung erfolgt ist. Die Geschwindigkeit der Gasströmung wird während des Ausschaltvorganges noch gesteigert. Zusätzlich ergibt sich nicht nur ein Axialstrom durch die Öffnung 72 des Düsenkontaktes 42, sondern auch ein Querstrom, da der Lichtbogen von der Spitze 58 des Lichtbogenhornes 57 zur inneren Seitenwand 75 des beweglichen Schaltstückes 42 gezogen wird. Man erhält dadurch also sowohl eine Querbeblasung als auch eine Längsbeblasung beim Ausschalten.It should be noted that a major advantage of the switch according to the invention is that the movable contact 42 also acts as a nozzle for the gas flow. This has the consequence that the Gas flow begins even before the contact has been separated. The speed of the gas flow is increased during the switch-off process. In addition, there is not just an axial current through the opening 72 of the nozzle contact 42, but also a cross flow, since the arc of the tip 58 of the arc horn 57 is drawn to the inner side wall 75 of the movable contact piece 42 will. So you get both a transverse blowing and a longitudinal blowing at the Switch off.

F i g. 5 zeigt die Lage der einzelnen Schaltstückteile in der Ausschaltstellung des Schalters 1. Wie zu sehen ist, sind die feststehenden Kontaktfinger 59 gegen die Bildung von Korona durch die umgebende elektrostatische Abschirmung 70 geschützt. Ein Durchschlag über die Trennstrecke der Unterbrechungseinrichtung kann daher nicht auftreten. Zusätzlich wirkt die Abschirmung 70 als Federteller für eine Anzahl am Umfang angeordneter Druckfedern 25, die die Nachgiebigkeit der Kontaktfinger 69 beim Zusammenwirken mit dem beweglichen Schaltstück 42 steigern.F i g. 5 shows the position of the individual contact parts in the off position of switch 1. How to is seen, the fixed contact fingers 59 are against the formation of corona by the surrounding electrostatic shield 70 protected. A breakdown across the isolating distance of the interrupting device therefore cannot occur. In addition, the shield 70 acts as a spring plate for a number of circumferentially arranged compression springs 25, which the resilience of the contact fingers 69 when Increase interaction with the movable contact piece 42.

Beim Einschalten wird durch den Antrieb im Inneren des Antriebsgehäuses 12 die Antriebswelle im Antriebsrohr 15 in eine Längsbewegung versetzt, so daß die Isolierstoffstange 73 nach links bewegt wird. Dadurch werden Druckfedern 35 zusammengedrückt und die Schaltstücke in die Einschaltstellung gebracht, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist.When switching on, the drive shaft is activated by the drive inside the drive housing 12 offset in a longitudinal movement in the drive tube 15, so that the insulating rod 73 moves to the left will. As a result, compression springs 35 are compressed and the contact pieces are in the switched-on position brought as shown in FIG. 3 is shown.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß eine verbesserte Unterbrechungseinrichtung 62 geschaffen wurde, bei der der Lichtbogen schnell auf ein Lichtbogenhorn übergeführt wird und einer wirksamen Gasströmung ausgesetzt ist. Die Unterbrechungseinrichtung 62 nach der Erfindung ist besonders geeignet für einen Schalter mit zwei verschiedenen Gasdrücken, bei dem als Gas vorzugsweise Schwefelhexafluorid (SF₆), Selenhexafluorid (SeF₆) oder Mischungen eines oder beider Gase mit Kohlendioxyd, Luft, Helium, Wasserstoff, Argon oder Stickstoff verwendet werden. Selbst bei Verwendung von Druckluft erhält manmitUnterbrechungseinrichtungen nach der Erfindung gute Ergebnisse. Um die Wirkung der Unterbrechungseinrichtung 62 gemäß der Erfindung noch näher zu erläutern, sei erwähnt, daß mit einer solchen Anordnung 28 000 Ampere in einer Lichtbogenzeit von nur 0,7 Perioden bei einem Spannungsanstieg unterbrochen wurden, der umgerechnet auf eine zweipolige Anordnung 10 000 ν/μβ betrug. Die Gasströmung durch die Düsenanordnung 42 ist durch nichts behindert, da die gesamte Fläche der Schlitze 43, die mit der Düsenanordnung 42 zusammenwirken, gleich dem Querschnitt der Düsenöffnung 72 gewählt ist. Bei der Ausschaltung können daher die Gase durch das Schaltstück 42 frei abströmen. Außerdem überlagert sich zu der Bewegung des Schaltstückes 42 der Weg, den das eine Ende 63 α des Lichtbogens unter Wirkung des Gasstromes zurücklegt. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß das innere Ende 63 α des Lichtbogens 63 nicht nur durch die Bewegung des beweglichen Schaltstückes 42 verlängert wird, sondern auch durch die Bewegung, die der Gasstrom durch die Verengung 72 der Düse 42 zur Folge hat. Zusammengenommen führt dies zu einer außerordentlich wirksamen Verlängerung des Lichtbogens 63 und mithin zu einer sehr schnellen Löschwirkung.From the foregoing description, it can be seen that an improved interruption device 62 has been provided in which the arc is rapidly transferred to an arc horn and subjected to an effective flow of gas. The interruption device 62 according to the invention is particularly suitable for a switch with two different gas pressures, in which the gas is preferably sulfur hexafluoride (SF ₆ ), selenium hexafluoride (SeF ₆ ) or mixtures of one or both gases with carbon dioxide, air, helium, hydrogen, argon or Nitrogen can be used. Even with the use of compressed air, interrupters according to the invention give good results. In order to explain the effect of the interruption device 62 according to the invention in more detail, it should be mentioned that with such an arrangement 28,000 amperes were interrupted in an arc time of only 0.7 periods with a voltage rise that, converted to a two-pole arrangement, 10,000 ν / μβ was. The gas flow through the nozzle arrangement 42 is not hindered by anything, since the entire area of the slots 43 which interact with the nozzle arrangement 42 is selected to be the same as the cross section of the nozzle opening 72. When switching off, the gases can therefore flow freely through the contact piece 42. In addition, the path that one end 63 α of the arc travels under the action of the gas flow is superimposed on the movement of the contact piece 42. In other words, this means that the inner end 63 α of the arc 63 is lengthened not only by the movement of the movable contact piece 42, but also by the movement that the gas flow through the constriction 72 of the nozzle 42 results in. Taken together, this leads to an extremely effective lengthening of the arc 63 and consequently to a very rapid extinguishing effect.

Im Gegensatz zu Druckluftschaltern, die leicht störende Überspannungen hervorrufen, wenn sie Magnetisierungsströme von Transformatoren abschalten, werden durch die Erfindung mögliche Überspannungen auf verhältnismäßig geringe Werte begrenzt.In contrast to compressed air switches, which easily cause disruptive overvoltages when they are magnetized Switch off transformers, possible overvoltages due to the invention limited to relatively low values.

Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Unterbrechungswirkung praktisch sofort beginnt, sobald sich die Schaltstücke voneinander trennen, wobei die für die Unterbrechung zur Verfügung stehende Löschwirkung schon bei außerordentlich kleinen Trennstrecken hinreichend groß ist.This is due to the fact that the interruption effect begins practically immediately as soon as the contact pieces separate from each other, with the one available for the interruption The extinguishing effect is sufficiently great even with extremely small isolating distances.

Außerdem ergibt sich zunächst, obwohl sich das bewegliche Schaltstück von den Kontaktfingern 54 entfernt, keine große Verlängerung der Schaltstrecke zwischen dem Rohrschaltstück 42 und dem Lichtbogenhorn57. Bei der Bewegung des Schaltstückes 42 parallel zum Lichtbogenhorn 57 behält die Trennstrecke zunächst ihren Wert von etwa 3 mm, bis die Spitze des beweglichen Schaltstückes 42 das Ende des Lichtbogenhornes passiert. Deshalb besteht für eine gewisse Zeit nur eine sehr kurze Trennstrecke. Gleichzeitig erzwingt der Gasstrom einen vorzeitigen Stromnulldurchgang. Deshalb kommt es, wie bekannt ist, normalerweise zu Überspannungen. Bei der Anordnung nach der Erfindung sind die Überspannungen jedoch durch die elektrische Festigkeit der kleinen Trennstrecke begrenzt. Es ergibt sich eine Reihe von Wiederzündungen und erneuten Unterbrechungen (vgl. Fig. 9). Wenn eine angemessene Größe der Funkenstrecken erreicht wird, ist die zu Überspannungen führende Energie bereits weitgehend durch die Wiederzündungen aufgezehrt. Der Strom wird dann unterbrochen, ohne daß Überspannungen auftreten könnten, die zu Störungen fürIn addition, the result is initially even though the movable contact piece moves away from the contact fingers 54 removed, no major extension of the switching distance between the pipe contact 42 and the arc horn57. When the contact piece 42 moves parallel to the arc horn 57, the isolating distance remains first their value of about 3 mm, until the tip of the movable contact piece 42 the end of the arc horn happens. Therefore there is only a very short separation distance for a certain time. At the same time, the gas flow forces a premature current zero crossing. That is why it happens, as is known is, usually to overvoltages. In the arrangement according to the invention, the overvoltages however, limited by the electrical strength of the small isolating distance. It surrenders a series of reignitions and renewed interruptions (see Fig. 9). If a reasonable Size of the spark gap is reached, the energy leading to overvoltages is already there largely consumed by the re-ignition. The current is then interrupted without causing overvoltages that could cause interference for

das Netz führen. Im Vergleich zu Druckgasschaltern ergibt sich außerdem eine Ersparnis an Zeit von der Größe i₀, wie Fig. 9 zeigt.run the network. In comparison with compressed gas switches, there is also a saving in time of the size i ₀ , as FIG. 9 shows.

Claims

Patent claims:

1. Electrical switch with a closed housing containing a low pressure tank for a gas used as an extinguishing and insulating agent, preferably sulfur hexafluoride and / or Selenium hexafluoride, forms and contains an interruption point through which the gas from one with a valve provided high-pressure container flows, characterized in that the movable contact piece is hollow and in the switched-on position through a bore of a Loslierstoffkappe protrudes, which is part of a containing the fixed contact with the high pressure vessel in connection Chamber forms.

2. Electrical switch according to claim 1, characterized in that the hollow movable

Switching piece is provided with slots at its end facing away from the high-pressure container.

3. Electrical switch according to claim 1, characterized in that in the switched-on position of the switch, a fixed arc horn eccentrically into the hollow moving contact piece protrudes.

4. Electrical switch according to claim 3, characterized in that between the arcing horn and the interior of the hollow movable contact piece is such a distance is that the voltage between the separating contact pieces at the beginning of the disconnection process cannot exceed the nominal voltage assigned to the interruption device.

Considered publications:
German patent specifications No. 579 295, 628 992,

818, 645 247, 691130, 691131, 695 077;
German publication no. 1 073 062,

082 963, 1 086 321.

For this purpose 2 sheets of drawings