DE19720090C2

DE19720090C2 - High voltage circuit breaker

Info

Publication number: DE19720090C2
Application number: DE1997120090
Authority: DE
Inventors: Heinrich Neumaier; Frank Vormwald; Martin Schumacher
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2017-05-15
Also published as: DE19720090A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsleitungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a high-voltage line switch according to the preamble of claim 1.

Bei einer Ausschalthandlung wird zwischen einem festen Kontaktstück und einem beweglichen Kontaktstück ein Lichtbogen gezogen, der mittels einer Löschgasströmung beblasen wird, so daß der Lichtbogen gekühlt und das Plasma entionisiert wird. Die dabei entstehenden heißen Löschgase werden aus dem Schalter in die Kapselung herausgeführt, wobei sie gekühlt werden müssen, um die Isolationsfestigkeit im Inneren der Kapselung nicht zu beeinträchtigen.In the event of a switch-off action, a fixed contact piece and a Movable contact piece, an arc drawn by means of an extinguishing gas flow is blown so that the arc is cooled and the plasma is deionized. The The resulting hot extinguishing gases are transferred from the switch into the encapsulation led out, where they must be cooled to the insulation strength inside not to affect the encapsulation.

Aus der DE 43 33 277 C2 ist ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei Kontaktstücken und mit wenigstens einem koaxial zu den Kontaktstücken verlaufenden Gasabströmkanal für durch den Lichtbogen erhitztes Löschgas sowie mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Löschgases, in Form eines hohlen Metallkörpers mit Durchtrittsöffnungen für das Löschgas in seiner Mantelfläche bekannt, wobei der Metallkörper hohlkegelförmig gestaltet und derart angeordnet ist, daß die Löschgasströmung die Durchschnittsöffnung ohne eine Richtungsänderung durchsetzt. DE 43 33 277 C2 is a high-voltage circuit breaker with two Contact pieces and with at least one coaxial to the contact pieces Gas discharge channel for quenching gas heated by the arc and with a Cooling device for cooling the extinguishing gas, in the form of a hollow metal body Passages for the extinguishing gas are known in its lateral surface, the Metal body designed hollow cone and is arranged such that the Extinguishing gas flow passes through the average opening without changing direction.

Durch diese platzsparende Kühleinrichtung wird das Löschgas effektiv gekühlt, wobei der Strömungswiderstand für das Löschgas gering gehalten wird.This space-saving cooling device effectively cools the extinguishing gas, whereby the flow resistance for the extinguishing gas is kept low.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochspannungsleistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die heißen Löschgase aus der Schaltkammer herausgeführt und dabei gekühlt werden, so daß zu heiße Gase in die Metallkapselung nicht eintreten können.The object of the invention is to provide a high-voltage circuit breaker to create the type mentioned, in which the hot extinguishing gases from the switching chamber are led out and cooled, so that gases are too hot in the metal encapsulation cannot occur.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. This object is achieved by the characterizing features of the Claim 1.

Erfindungsgemäß also ist innerhalb des mehrere radiale Ausströmlöcher aufweisenden Außenrohres unter Bildung eines kreisförmigen Zwischenraumes ein ebenfalls mehrere radiale Löcher aufweisendes Innenrohr vorgesehen; innerhalb des Innenrohres befin det sich darüber hinaus eine zur Kühlung der Löschgase dienende Lochblechanord nung.According to the invention, there are several radial outflow holes within the Outer tube to form a circular space, also several radial inner tube provided; located inside the inner tube there is also a perforated plate used to cool the extinguishing gases voltage.

Diese Lochblechanordnung besitzt gemäß Anspruch 2 eine Konusform, deren Spitze zur Schaltstrecke hin und deren offenes Ende mit großem Durchmesser zum freien Ende des Außenrohres hin gerichtet sind.This perforated plate arrangement has a conical shape, the tip of which towards the switching path and its open end with a large diameter for free Are directed towards the end of the outer tube.

Das offene Ende der Konusform kann vorteilhaft mit einer ersten Scheibe abgedeckt sein, die einen ellipsenförmigen Lochblechabschnitt aufweist. Das Außenrohr kann diametral gegenüberliegende Ausströmlöcher aufweisen; demgemäß kann der große Durchmesser der Ellipsenform des ellipsenförmigen Lochblechabschnittes in Richtung der Verbindungsebene der Ausströmlöcher ausgerichtet sein.The open end of the cone shape can advantageously be covered with a first disk be, which has an elliptical perforated sheet section. The outer tube can have diametrically opposite outflow holes; accordingly, the big one Diameter of the elliptical shape of the elliptical perforated sheet section in the direction be aligned with the connection plane of the outflow holes.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung werden die heißen Löschgase zunächst durch die radialen Löcher des Innenrohres in den Zwischenraum zwischen dem Innen- und Außenrohr geleitet, in dem sie abgekühlt werden und vom dem aus sie durch die Aus strömlöcher im Außenrohr abströmen können. Darüber hinaus kann ein Teil der Lösch gase durch die Löcher der Konusform ins Innere dieser Konusform hineinströmen und durch die erste Scheibe in axialer Richtung ausströmen. Es hat sich gezeigt, daß ein Teil der Löschgasströmung im Inneren der Konusform in Richtung Spitze zurückströmt und nach außen ins Innere des Innenrohres austritt, von wo aus das Löschgas in den Zwischenraum eintritt und durch die Ausströmlöcher ausströmt.With the arrangement according to the invention, the hot extinguishing gases are initially through the radial holes of the inner tube in the space between the inner and Outer pipe passed in which they are cooled and from which they through the Aus outflow holes in the outer tube. In addition, part of the deletion gases flow through the holes of the cone shape into the inside of this cone shape and flow out through the first disc in the axial direction. It has been shown that a Part of the extinguishing gas flow inside the cone shape flows back towards the tip and exits to the inside of the inner tube, from where the extinguishing gas enters the Space enters and flows out through the outflow holes.

Eine besonders optimierte Führung der Löschgasströmungen kann dadurch bewirkt werden, daß die radialen Löcher des Innenrohres in wenigstens einer senkrecht zur Mittelachse verlaufenden Ebene liegen und gleichmäßig am Umfang verteilt sind. Da bei sind in zweckmäßiger Weise jeweils vier Öffnungen bzw. radiale Löcher vorgese hen. This can result in a particularly optimized guidance of the extinguishing gas flows be that the radial holes of the inner tube in at least one perpendicular to Center axis running plane and are evenly distributed around the circumference. because at four openings or radial holes are conveniently vorese hen.

An der Spitze der Konusform kann zusätzlich eine quer zur Mittelachse angeordnete zweite Lochblechscheibe vorgesehen sein, die als eine Art Prallplatte für die Lösch gase dient und die Löschgase nach außen in Richtung der Innenfläche des Innenroh res ablenkt.At the tip of the conical shape, there can also be a transverse one to the central axis second perforated plate can be provided as a kind of baffle plate for the extinguishing serves gases and the extinguishing gases to the outside towards the inner surface of the inner tube res distracts.

Wenn die radialen Löcher in zwei in Abstand zueinander befindlichen Ebenen, die axial beidseitig der Spitze der Konusform bzw. zur zweiten Scheibe angeordnet sind, in das Innenrohr eingebracht sind, wird eine weitere Verbesserung der Kühlung der Lösch gase erzeugt.If the radial holes are in two spaced planes, the axial are arranged on both sides of the tip of the cone shape or to the second disc, in the Inner tube are inserted, will further improve the cooling of the extinguishing produces gases.

Darüber hinaus können erfindungsgemäß weitere radiale Löcher im Innenrohr ange bracht sein, und zwar in bevorzugter Weise im Bereich des freien Endes des Innenroh res. Die Ebene, in der die weiteren radialen Löcher liegen, liegt in der axialen Hälfte der Konusform, die dem Ende mit dem großen Durchmesser benachbart ist.In addition, according to the invention further radial holes in the inner tube can be be brought, and preferably in the region of the free end of the inner tube res. The plane in which the other radial holes lie is in the axial half the cone shape that is adjacent to the large diameter end.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprü chen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are the further subclaims Chen to take.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochspannungsleistungsschalters schematisch dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Using the drawing, in which an embodiment of an inventive High voltage circuit breaker is shown schematically, the invention as well as further advantageous refinements and improvements and further advantages the invention are explained and described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine axiale Schnittansicht eines Hochspannungsleistungsschalters in sche matischer Darstellung, und Fig. 1 is an axial sectional view of a high-voltage circuit breaker in cal matic representation, and

Fig. 2 eine Aufsicht gemäß Pfeilrichtung II der Fig. 1, ebenfalls schematisch. Fig. 2 is a plan view in the direction of arrow II of FIG. 1, also schematically.

Der Hochspannungsleistungsschalter 10, von dem die Schaltstrecke 11 lediglich durch ein Schaltersymbol dargestellt ist, besitzt ein zylindrisches Außenrohr 12, an dessen einem Ende ein Isolierrohr 13 anschließt, welches die Schaltstrecke 11 umgibt und damit zur Isolierung zwischen dem nicht näher dargestellten Abschnitt des Leistungs schalters und dem Außenrohr 12 im ausgeschalteten Zustand dient. Das Außenrohr 12 besitzt mehrere diametral gegenüberliegende Ausströmlöcher 14 bis 21. Innerhalb des Außenrohres 12 sitzt ein Innenrohr 23, dessen am in der Zeichnung links befindlichen, freien Ende des Außenrohres 12 ein radial nach außen umgebördelter Flansch 22 trägt, der an dem Ende des Außenrohres 12 angesetzt ist. Der Außendurchmesser des Innenrohres 23 weist einen geringen Abstand zum Innendurchmesser des Außenroh res 12 auf, so daß dadurch ein kreisringförmiger, eine Art Spalt bildender Zwischen raum 24 gebildet ist. Gegen die Außenfläche des Flanschrandes 22 ist eine erste Scheibe 25 angeschlagen, die mittels eines Halteringes 26 mittels mehrerer am Um fang verteilter Schraubenverbindungen 27 an der linken Stirnkante des Außenrohres 12 befestigt ist.The high-voltage circuit breaker 10 , of which the switching path 11 is only represented by a switch symbol, has a cylindrical outer tube 12 , at one end of which an insulating tube 13 connects which surrounds the switching path 11 and thus for insulation between the section of the power switch and not shown serves the outer tube 12 in the switched-off state. The outer tube 12 has a plurality of diametrically opposite outflow holes 14 to 21 . Within the outer tube 12 is seated an inner pipe 23 whose 12 carries a radially outwardly flanged flange 22 on the left in the drawing, located free end of the outer tube, which is attached to the end of the outer tube 12th The outer diameter of the inner tube 23 is at a short distance from the inner diameter of the outer tube 12 , so that thereby an annular, a kind of gap-forming intermediate space 24 is formed. Against the outer surface of the flange edge 22 , a first disc 25 is attached, which is fastened by means of a retaining ring 26 by means of several screw connections 27 distributed around the start to the left end edge of the outer tube 12 .

Das Innenrohr 23 besitzt drei radiale Lochanordnungen mit je vier am Umfang gleich mäßig verteilten radialen Löchern 28, 29, 30, 31 und strichliert dargestellt 32, 33. Die radialen Löcher 28, 29; 30, 31; 32, 33 sind jeweils in Ebenen A, B und C angeordnet, die senkrecht zur Mittelachse M-M des Leistungsschalters 10 verlaufen.The inner tube 23 has three radial hole arrangements, each with four radial holes 28 , 29 , 30 , 31 evenly distributed on the circumference and shown in broken lines 32, 33. The radial holes 28 , 29 ; 30 , 31 ; 32 , 33 are each arranged in planes A, B and C, which run perpendicular to the central axis MM of the circuit breaker 10 .

An dem der Schaltstrecke 11 entgegengesetzten, im Bereich der Ausströmlöcher 14 bis 21 befindlichen Ende des festen Schaltstiftes 34 ist eine zweite Scheibe 35 befestigt, gegen die die Spitze 36 einer eine Konusform aufweisenden Lochblechanordnung 37 angeschlagen ist. Das entgegengesetzte Ende 38 der Konusform mit dem großen Durchmesser ist gegen die erste Scheibe 25 angelegt, so daß die konusförmige Loch blechanordnung 37, im folgenden auch Konusform 37 genannt, zwischen der ersten Scheibe 25 und der zweiten Scheibe 35 axial fixiert ist.At the end of the fixed switching pin 34 opposite the switching section 11 and located in the area of the outflow holes 14 to 21 , a second disk 35 is fastened, against which the tip 36 of a perforated plate arrangement 37 having a cone shape is attached. The opposite end 38 of the conical shape with the large diameter is placed against the first disk 25 , so that the conical perforated plate arrangement 37 , hereinafter also called conical shape 37 , is axially fixed between the first disk 25 and the second disk 35 .

Wenn nun heiße Löschgase bei einer Schalthandlung entstehen, dann wird ein Teil T₁ der heißen Löschgase durch die radialen Löcher 28, 29 in den Zwischenraum 24 hinein geleitet und darin gekühlt; aus dem Zwischenraum 24 strömt dieser Teil T₁, z. B. durch die Ausströmöffnungen 14, 15 bzw. 18, 19 radial nach außen ab.If hot quenching gases now arise during a switching operation, then a part T _{1 of} the hot quenching gases is passed through the radial holes 28 , 29 into the intermediate space 24 and cooled therein; from the space 24 this part T ₁ , z. B. through the outflow openings 14 , 15 and 18 , 19 radially outwards.

Ein anderer Teil T₂ umströmt die zweite Scheibe 35 und gelangt über die radialen Lö cher 30, 31 ebenfalls in den Zwischenraum 24 und kann aus diesem Zwischenraum 24, z. B. durch die Öffnungen 16, 17 ausströmen. Ein Teil T₃ der Gasströmung außerhalb der Konusform 37 kann zu den radialen Löchern 32 und 33 strömen; von dort aus ge langt der Teil T₃, z. B. zu den Ausströmlöchern 17, 21. Ein weiterer Teil T₄ der Gase strömt außerhalb der Konusform 37 entlang und in diese hinein, zur Spitze 36 zurück aus der Konusform 37 heraus und durch z. B. die Ausströmlöcher 30, 31 in den Zwi schenraum 24 und, z. B. durch die Löcher 17, 21 nach außen. Der Teilstrom T₄ kann sich innerhalb der Konusform ebenfalls noch weiter aufteilen in einen Teilstrom T₅, der durch die erste Scheibe 25 in axialer Richtung aus dem Innenrohr 23 und dem Außen rohr 12 herausströmt.Another part T ₂ flows around the second disc 35 and passes through the radial holes 30 , 31 also in the space 24 and can from this space 24 , z. B. flow out through the openings 16 , 17 . A portion T _{3 of} the gas flow outside of the cone shape 37 can flow to the radial holes 32 and 33 ; from there ge part T ₃ , z. B. to the outflow holes 17 , 21st Another part T _{4 of} the gases flows outside of the cone shape 37 along and into it, to the tip 36 back out of the cone shape 37 and through z. B. the outflow holes 30 , 31 in the inter mediate space 24 and, for. B. through the holes 17 , 21 to the outside. The partial flow T ₄ can also be further divided within the conical shape into a partial flow T ₅ , which flows out through the first disk 25 in the axial direction from the inner tube 23 and the outer tube 12 .

Die erste Scheibe 25, die in Fig. 2 zu sehen ist, besitzt einen Lochabschnitt 39 mit ei nem elliptischen Außenumfang, dessen größere Achse E-E in Richtung der diametral sich gegenüberliegenden Ausströmlöcher 14, 18; 15, 19; 16, 20; 17, 21 erstreckt. Der Bereich 40 außerhalb des elliptischen Lochabschnittes 39 ist ungelocht.The first disk 25 , which can be seen in FIG. 2, has a hole section 39 with an elliptical outer circumference, the larger axis of which EE in the direction of the diametrically opposite outflow holes 14 , 18 ; 15 , 19 ; 16 , 20 ; 17 , 21 extends. The area 40 outside the elliptical hole section 39 is unperforated.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine optimale Strömungsverteilung im In neren des Außenrohres 12 bzw. Innenrohres 23 und auch im Inneren der Konusform 37 erzielt, wobei die Rückströmung T₄, d. h. der Strömungsteil T₄, der zur Spitze zu rückströmt, bei strömungstechnischen Simulationen festgestellt wurde. Unabhängig davon, ob tatsächlich eine solche Rückströmung im hergestellten Hochspannungslei stungsschalters entsteht bzw. vorhanden ist, so zeigt doch die Anordnung mit der er sten Scheibe 25, der Konusform 37, der zweiten Scheibe 35 sowie der Anordnung der Ausströmlöcher 14 bis 21 sowie der radialen Löcher 28 bis 33 eine Strömung, die eine optimale Kühlung der heißen Löschgase bewirkt, so daß die aus dem Schaltkammer gehäuse austretenden Gase die Isolierfähigkeit der Metallkapselung, in der sich der Hochspannungsleistungsschalter befindet, nicht beeinträchtigen kann.With the arrangement according to the invention, an optimal flow distribution is achieved in the interior of the outer tube 12 or inner tube 23 and also in the interior of the conical shape 37 , the backflow T ₄ , ie the flow part T ₄ that flows back to the tip, being determined in fluid dynamics simulations , Regardless of whether such a backflow actually occurs or is present in the high-voltage circuit breaker produced, the arrangement with the first disk 25 , the conical shape 37 , the second disk 35 and the arrangement of the outflow holes 14 to 21 and the radial holes shows it 28 to 33 a flow that causes an optimal cooling of the hot extinguishing gases, so that the gases emerging from the switching chamber housing can not impair the insulating ability of the metal encapsulation in which the high-voltage circuit breaker is located.

Claims

1. High-voltage circuit breaker, preferably in a metal-encapsulated, gas-insulated, preferably SF ₆ gas-insulated, high-voltage switchgear, the switching arc of which is blown with gas, in particular SF ₆ gas, in the switching path in the switching chamber, which gas is led outward from the switching chamber via an outlet duct arrangement, wherein the outlet duct arrangement comprises an outer tube connected to the switching path , characterized in that within the outer tube ( 12 ), which has a plurality of radial outflow holes ( 14 to 21 ), a likewise a plurality of radial holes ( 28 to 33 ) are formed to form an annular space ( 24 ). having inner tube ( 23 ) is provided, and that inner half of the inner tube ( 23 ) serving for cooling the extinguishing gases perforated plate arrangement ( 25 , 37 , 35 ) is installed.

2. High-voltage circuit breaker according to claim 1, characterized in that the perforated plate arrangement ( 25 , 37 , 35 ) comprises a cone shape ( 37 ), the tip ( 36 ) to the switching path ( 11 ) and the open end ( 38 ) to the free end of the outer tube ( 12 ) are directed.

3. High-voltage circuit breaker according to claim 2, characterized in that the open end ( 38 ) of the conical shape ( 37 ) is covered with a large diameter with a he most disc ( 25 ) having a perforated plate section ( 39 ).

4. High-voltage circuit breaker according to claim 3, characterized in that the perforated plate section ( 39 ) is elliptical.

5. High-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the outflow holes ( 14 to 21 ) of the outer tube ( 12 ) are arranged diametrically opposite one another.

6. High-voltage circuit breaker according to claim 4 or 5, characterized in that the large diameter (EE) of the elliptical section ( 39 ) of the first disk ( 25 ) is aligned in the direction of the connecting line of the respectively aligned outflow holes ( 14 to 21 ).

7. High-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that a second perforated plate ( 35 ) is arranged at the tip of the cone shape ( 37 ).

8. High-voltage circuit breaker according to claim 7, characterized in that the outflow holes ( 14 to 21 ) in the region of the tip ( 36 ) of the conical shape or the second perforated plate ( 35 ) is arranged.

9. High-voltage circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the radial holes ( 28 to 33 ) in at least one perpendicular to the central axis (MM) extending plane (A, B, C) and are evenly distributed on the circumference.

10. High-voltage circuit breaker according to claim 9, characterized in that the radial holes ( 28 to 31 ) in two spaced planes (A, B) which are axially on both sides of the tip ( 36 ) of the cone shape ( 37 ), in the Inner tube ( 23 ) are introduced.

11. High-voltage circuit breaker according to claim 10, characterized in that the radial holes ( 28 to 31 ) are approximately in the region of the outflow holes ( 14 to 21 ).

12. High-voltage circuit breaker according to one of claims 9 to 11, characterized in that further radial holes ( 32 ) are provided, which in a further plane (C), which is approximately in the axial half of the cone shape ( 37 ), the large diameter the cone shape ( 37 ) is adjacent.