DE19948687C1 - High-voltage power switch comprises a gas flow-off channel whose proportions are specified together with the maximum diameter over a part of its length - Google Patents
High-voltage power switch comprises a gas flow-off channel whose proportions are specified together with the maximum diameter over a part of its lengthInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsleistungs schalter mit einem ersten Lichtbogenkontaktstück und einem zweiten Lichtbogenkontaktstück, die einander gegenüberstehen, von denen wenigstens das erste Lichtbogenkontaktstück an treibbar ist, sowie mit einer mit dem ersten antreibbaren Lichtbogenkontaktstück verbundenen Isolierdüsenanordnung, die zur Führung eines Löschgases einen axialen Abströmkanal auf weist und mit einem Heizraum, in dem durch einen Lichtbogen zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken aufgeheiztes Löschgas speicherbar ist und der mit dem Abströmkanal der Isolierdüsenanordnung mittels eines Ringkanals verbunden ist, wobei im Einschaltzustand der Abströmkanal durch das zweite Lichtbogenkontaktstück verdämmt ist, wobei der Abströmkanal der Isolierdüsenanordnung einen ersten, dem freien Ende des ersten Lichtbogenkontaktstücks zugewandten im wesentlichen zylindrischen Bereich und diesem benachbart einen, in seinem Durchmesser gegenüber dem ersten Bereich erweiterten zweiten Bereich aufweist.The invention relates to high voltage power switch with a first arcing contact and one second arcing contact piece, which face each other, of which at least the first arcing contact piece is drivable, as well as with a drivable with the first Arcing contact piece connected insulating nozzle assembly, the an axial outflow channel for guiding an extinguishing gas points and with a boiler room in which by an arc heated between the two arcing contact pieces Extinguishing gas can be stored and that with the discharge channel Insulating nozzle arrangement is connected by means of an annular channel, with the outflow channel through the second when switched on Arcing contact piece is blocked, the outflow channel the insulating nozzle assembly a first, the free end of essentially facing first arcing contact piece cylindrical region and one adjacent to it, in its Diameter extended to the first area second Area.
Ein derartiger Hochspannungsleistungsschalter ist beispiels weise aus der WO 99/44213 bekannt. Bei dem bekannten Schalter wird während des Ausschaltvorgangs zwischen den Lichtbogen kontaktstücken ein Lichtbogen in dem von der Isolierdüsenan ordnung umgebenen Lichtbogenraum gezogen und durch den Licht bogen das dort befindliche Löschgas, SF6, erhitzt.Such a high-voltage circuit breaker is an example as known from WO 99/44213. In the known switch is between the arcs during the shutdown process contacts an arc in the from the insulating nozzle order drawn arc room and drawn by the light the extinguishing gas there, SF6, heated.
Das aufgeheizte und hierdurch expandierte Löschgas wird durch einen Heizkanal in einen Heizraum umgeleitet, wo es für eine nachfolgende Beblasung des Lichtbogens zur Verfügung steht. The heated and thereby expanded extinguishing gas is through a heating duct is diverted to a boiler room, where it is for a subsequent blowing of the arc is available.
Bei einem Stromnulldurchgang des zu schaltenden Stromes er lischt der Lichtbogen und der Löschgasdruck im Lichtbogenraum sinkt ab, so daß zu diesem Zeitpunkt das unter hohem Druck stehende Löschgas aus dem Heizraum über den Ringkanal zum Lichtbogenraum zwischen den Lichtbogenkontaktstücken strömen und dort das Rückzünden des Lichtbogens erfolgreich verhin dern kann.When the current to be switched passes zero extinguishes the arc and the quenching gas pressure in the arc room sinks so that at this point the is under high pressure standing extinguishing gas from the boiler room via the ring channel to Flow the arc space between the arcing contact pieces and there successfully ignited the arc who can.
Die Verdämmung der Abströmöffnung der Isolierdüsenanordnung durch das zweite Lichtbogenkontaktstück führt zu Beginn des Ausschaltvorgangs dazu, daß das durch den Lichtbogen aufge heizte Löschgas zunächst nicht durch die Abströmöffnung ab strömen kann, sondern möglichst vollständig zum Heizraum strömt.The insulation of the outflow opening of the insulating nozzle arrangement through the second arcing contact piece leads to the beginning of the Switch-off process that the arcing initially did not heat extinguishing gas through the outflow opening can flow, but as completely as possible to the boiler room flows.
Erst nach Freigabe der Abströmöffnung durch das zweite Licht bogenkontaktstück wird eine Gasströmung vom Lichtbogenraum durch die Abströmöffnung ermöglicht die eine effektive Be blasung des Lichtbogens bewirkt.Only after the discharge opening has been released by the second light The arcing contact becomes a gas flow from the arcing space through the outflow opening, this enables effective loading blowing the arc.
Daher ist, um eine genügend lange Lichtbogenbrenndauer zu er reichen, eine entsprechende Mindestlänge des ersten zylindri schen Bereichs der Abströmöffnung, der von dem zweiten Licht bogenkontaktstück verdämmt werden kann, notwendig.It is therefore necessary to have a sufficiently long arc burning time sufficient, a corresponding minimum length of the first cylinder the area of the outflow opening from the second light arch contact piece can be insulated, necessary.
Hat sich das zweite Lichtbogenkontaktstück aus diesem ersten Bereich fortbewegt, so ist in dem zweiten erweiterten Bereich keine Verdämmung der Abströmöffnung mehr gegeben.Has the second arcing contact piece out of this first Moved area is in the second expanded area the discharge opening was no longer blocked.
Bei der Konstruktion derartiger Schalter ist anzustreben, daß der wesentliche Anteil der für die Beblasung des Lichtbogens notwendigen Energie durch den Lichtbogen selbst, d. h. durch den Lichtbogen erzeugten Löschgasdruck bereitgestellt wird. Ein großer Lichtbogenraum wurde bislang für eine Beblasung des Lichtbogens als günstig angesehen. In the construction of such switches, it is desirable that the major part of that for blowing the arc necessary energy through the arc itself, d. H. by the arc generated quenching gas pressure is provided. A large arc room has so far been used for blowing of the arc considered favorable.
Außerdem wurde insbesondere für höhere Spannungen das zweite Lichtbogenkontaktstück in seinem Durchmesser groß bemessen, um dort auftretende Spitzen und Kanten mit einem großen Krüm mungsradius ausführen zu können, so daß dielektrische Proble me an dieser Stelle vermieden werden konnten.In addition, the second became especially for higher voltages The arcing contact piece has a large diameter, around there appearing tips and edges with a large bend mung radius to perform, so that dielectric problems me could be avoided at this point.
Es ergibt sich jedoch hierbei das Problem, daß die Schaltfä higkeit solcher Schalter für hohe Stromstärken, insbesondere in der Größenordnung von 50 kA, unbefriedigend ist.However, there is the problem that the Schaltfä ability of such switches for high currents, in particular of the order of 50 kA is unsatisfactory.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochspannungsleistungsschalter der eingangs genann ten Art die Schaltleistung insbesondere bei hohen Stromstär ken zu verbessern, wie sie beispielsweise bei einem Klemmen kurzschluß auftreten.The present invention is therefore based on the object in the case of a high-voltage circuit breaker, which is mentioned at the beginning ten kind of switching power especially at high currents ken to improve, such as in a clamp short circuit occur.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ab stand zwischen dem ersten Lichtbogenkontaktstück und dem zweiten Bereich abzüglich der Breite, die der Ringkanal an seiner Einmündung in den Abströmkanal der Isolierdüsenan ordnung aufweist, größer ist als das doppelte des Durchmes sers des Abströmkanals in seinem ersten Bereich, wobei der Durchmesser des Abströmkanals in dem ersten Bereich kleiner als 30 mm, insbesondere kleiner als 25 mm ist.The object is achieved in that the Ab stood between the first arcing contact and the second area minus the width that the ring channel is at its outlet into the outflow channel of the insulating nozzles order, is greater than twice the diameter sers of the outflow channel in its first region, the Diameter of the outflow channel smaller in the first area than 30 mm, in particular less than 25 mm.
Es wurde gefunden, daß bei einem Hochspannungsleistungsschal ter der eingangs genannten Art insbesondere mit einem genü gend langen zylindrischen ersten Bereich der Isolierdüsenan ordnung die Schaltfähigkeit für hohe Ströme dadurch verbes sert wird, daß ein im Vergleich zu den bisher bekannten Schaltern mit einem geringeren Durchmesser versehener Ab strömkanal eingesetzt wurde. Hierdurch werden die Bedingungen der Aufheizung des Löschgases sowie der sich einstellenden Abströmung nach der Freigabe des ersten zylindrischen Be reichs der Abströmöffnung durch das zweite Lichtbogenkontakt stück derart positiv beeinflußt, daß der Schalter einen Lichtbogen auch bei einem zu schaltenden Strom von 50 kA noch sicher löscht. Dabei wird überraschenderweise die dielektri sche Sicherheit durch den geringeren Durchmesser des zweiten Lichtbogenkontaktstücks nur unwesentlich beeinflußt.It has been found that in a high voltage power scarf ter of the type mentioned in particular with a genü long cylindrical first region of the insulating nozzles This improves the switching ability for high currents is that a compared to the previously known Switches with a smaller diameter flow channel was used. This will make the conditions the heating of the extinguishing gas and the resulting Outflow after the release of the first cylindrical loading range of the discharge opening through the second arcing contact piece so positively influenced that the switch one Arc even with a current of 50 kA to be switched safely deletes. Surprisingly, the dielectri cal security due to the smaller diameter of the second Arcing contact piece is only slightly affected.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß dem zweiten Lichtbogenkontaktstück eine Feldelektrode zur Ab schirmung des elektrischen Feldes zugeordnet ist, die mit ei ner von der Geschwindigkeit der Isolierdüsenanordnung ver schiedenen Geschwindigkeit antreibbar ist.An advantageous embodiment of the invention provides that the second arcing contact piece a field electrode for Ab shielding of the electrical field is associated with egg ner from the speed of the insulating nozzle arrangement different speeds can be driven.
Durch diese Feldelektrode wird das zweite Lichtbogenkontakt stück zusätzlich dielektrisch abgeschirmt und insbesondere wird dadurch, daß die Feldelektrode mit einer anderen Ge schwindigkeit als die Isolierdüsenanordnung antreibbar ist, zu jedem Zeitpunkt des Schaltvorgangs eine optimale dielek trische Konfiguration ermöglicht. Das Geschwindigkeitsprofil der Feldelektrode kann auf die Bewegung der Isolierdüsenan ordnung optimal abgestimmt werden. Dabei kann die Feldelek trode entweder mittels eines eigenen Antriebs, beispielsweise mittels eines elektrodynamischen Antriebs, oder mittels eines Getriebes durch den Schalterantrieb bewegt werden.The second arcing contact is made by this field electrode piece additionally dielectrically shielded and in particular is characterized in that the field electrode with another Ge speed than the insulating nozzle arrangement can be driven, Optimal dielek at all times during the switching process trical configuration. The speed profile the field electrode can respond to the movement of the insulating nozzles order can be optimally coordinated. The field elec trode either by means of its own drive, for example by means of an electrodynamic drive, or by means of a Gear can be moved by the switch drive.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das zweite Lichtbogenkontaktstück als zylindrischer Stift ausge bildet ist, der an seinem dem ersten Lichtbogenkontaktstück zugewandten Ende abgerundet ist.Another advantageous embodiment provides that the second arcing contact piece out as a cylindrical pin is formed on its the first arcing contact facing end is rounded.
Bei einem derartigen zylindrischen Stift ist die Freigabe des ersten zylindrischen Bereiches der Abströmöffnung in einem einzigen Schritt zu einem definierten Zeitpunkt möglich. With such a cylindrical pin is the release of the first cylindrical region of the outflow opening in one single step possible at a defined time.
Es kann aber auch vorteilhaft vorgesehen sein, daß das zweite Lichtbogenkontaktstück als zylindrischer Stift ausgebildet ist, der an seinem dem ersten Lichtbogenkontaktstück zuge wandten Ende einen ersten Abschnitt mit gegenüber den übrigen Abschnitten verringerten Durchmesser aufweist.But it can also be advantageously provided that the second Arcing contact piece designed as a cylindrical pin is the on the first arcing contact piece turned a first section towards the rest Sections of reduced diameter.
In diesem Fall wird zunächst, bevor der Abströmkanal durch das zweite Lichtbogenkontaktstück ganz freigegeben wird, ein Randbereich der Abströmöffnung um den ersten Abschnitt des Lichtbogenkontaktstücks mit verringertem Durchmesser herum freigegeben, so daß die Gasströmung in diesem ersten Ab schnitt sich zuerst ausbilden kann, bevor der Abströmkanal ganz freigegeben wird.In this case, the first is through the outflow channel the second arcing contact piece is fully released Edge region of the outflow opening around the first section of the Arcing contact piece with reduced diameter around released so that the gas flow in this first Ab cut can form first before the outflow channel is released entirely.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das zweite Lichtbogenkontaktstück mittels eines an die Isolierdüsenanordnung angekoppelten Transmissionselemen tes und eines mit diesem verbundenen Getriebes antreibbar ist.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the second arcing contact piece by means of a the isolating nozzle arrangement coupled transmission elements tes and a gear connected to it is.
In diesem Fall ist das zweite Lichtbogenkontaktstück mittels des Schalterantriebes über das Transmissionselement und ein Getriebe antreibbar, und das Geschwindigkeitsprofil des zwei ten Lichtbogenkontaktstücks ist über die Auslegung des Ge triebes ebenfalls bestimmbar.In this case, the second arcing contact piece is by means of of the switch drive via the transmission element and a Gearbox drivable, and the speed profile of the two arcing contact piece is about the interpretation of the Ge drive also determinable.
Dadurch kann auch die Lichtbogenzeit, während deren der erste Bereich der Abströmöffnung durch das zweite Lichtbogenkon taktstück noch verdämmt ist, mittels des Bewegungsprofils des zweiten Lichtbogenkontaktstücks bestimmt werden.This can also reduce the arc time during which the first Area of the outflow opening through the second arc cone clock piece is still blocked, by means of the movement profile of the second arcing contact piece can be determined.
Zusätzlich kann bei einem Hochspannungsleistungsschalter mit einer dem zweiten Lichtbogenkontaktstück zugeordneten Feld elektrode zur Abschirmung des elektrischen Feldes vorteilhaft vorgesehen sein, daß mittels des Getriebes zusätzlich die Feldelektrode antreibbar ist.In addition, with a high-voltage circuit breaker a field assigned to the second arcing contact piece Electrode for shielding the electrical field advantageous be provided that additionally by means of the gear Field electrode is drivable.
Das Getriebe kann so ausgelegte sein, daß die Feldelektrode gemeinsam mit dem zweiten Lichtbogenkontaktstück oder auch mit einem anderen Bewegungsprofil als dieses antreibbar ist.The gearbox can be designed so that the field electrode together with the second arcing contact piece or also can be driven with a different movement profile than this.
Dadurch kann zu jedem Zeitpunkt des Schaltvorgangs eine opti male dielektrische Anordnung erzeugt werden.As a result, an opti male dielectric arrangement are generated.
Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß die Isolierdüsenanordnung aus PTFE besteht.The invention can also be advantageously configured in this way be that the insulating nozzle assembly is made of PTFE.
Dadurch, daß die Isolierdüsenanordnung aus PTFE (Polyte trafluoräthylen) besteht, wird durch den Einfluß des Lichtbo gens auf die innere Oberfläche der Isolierdüsenanordnung PTFE verdampft, das zur Löschung des Lichtbogens bzw. zur dielek trischen Wiederverfestigung der Schaltstrecke geeignet ist, wodurch eine Löschung des Lichtbogens erleichtert und die Rückzündung erschwert wird.The fact that the insulating nozzle arrangement made of PTFE (Polyte trafluoroethylene), is affected by the influence of Lichtbo gens on the inner surface of the insulating nozzle assembly PTFE evaporates to extinguish the arc or to dielek trical reconsolidation of the switching path is suitable, which makes it easier to extinguish the arc and the Flashback is difficult.
Vorteilhaft kann außerdem vorgesehen sein, daß die Isolierdü senanordnung aus einer Hauptdüse und einer das erste Lichtbo genkontaktstück unmittelbar umgebenden Hilfsdüse besteht, wo bei zwischen der Hauptdüse und der Hilfsdüse der Ringkanal gebildet ist.It can also be advantageously provided that the Isolierdü senanordnung from a main nozzle and the first Lichtbo gene contact piece immediately surrounding auxiliary nozzle exists where the ring channel between the main nozzle and the auxiliary nozzle is formed.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Hochspannungs leistungsschalter mit einem ersten Lichtbogenkontaktstück und einem zweiten Lichtbogenkontaktstück, die einander gegenüber stehen, wobei wenigstens das erste Lichtbogenkontaktstück an treibbar ist, sowie mit einer mit dem antreibbaren ersten Lichtbogenkontaktstück verbundenen Isolierdüsenanordnung, die zur Führung eines Löschgases einen axialen Abströmkanal auf weist und mit einem Heizraum in dem durch einen Lichtbogen zwischen den Lichtbogenkontaktstücken aufgeheiztes Löschgas speicherbar ist und der mit dem Abströmkanal der Isolierdü senanordnung mittels wenigstens eines Kanals verbunden ist, wobei der Abströmkanal der Isolierdüsenanordnung einen ersten im wesentlichen zylindrischen Bereich aufweist, an den sich an seinem dem ersten Lichtbogenkontaktstück abgewandten Ende ein bezüglich des Durchmessers gegenüber dem ersten Bereich erweiteter zweiter Bereich anschließt, wobei der erste Be reich im Einschaltzustand durch das zweite Lichtbogenkontakt stück verdämmt ist, die Länge des ersten Bereichs größer als das Doppelte des Durchmessers des ersten Bereichs ist und der Durchmesser des ersten Bereichs kleiner als 30 mm, insbeson dere kleiner als 25 mm ist.The invention also relates to a high voltage circuit breaker with a first arcing contact and a second arcing contact piece facing each other stand, with at least the first arcing contact piece is drivable, as well as with a drivable first Arcing contact piece connected insulating nozzle assembly, the an axial outflow channel for guiding an extinguishing gas points and with a boiler room in the by an arc Extinguishing gas heated between the arcing contact pieces can be stored and that with the outlet channel of the insulating nozzle sensor arrangement is connected by means of at least one channel, wherein the outflow channel of the insulating nozzle arrangement has a first has a substantially cylindrical region to which at its end facing away from the first arcing contact piece one with respect to the diameter compared to the first area expanded second area connects, the first Be rich when switched on due to the second arcing contact piece is insulated, the length of the first area is greater than is twice the diameter of the first area and the Diameter of the first area less than 30 mm, in particular which is smaller than 25 mm.
Eine derartige Ausführungsform der Erfindung kann beispiels weise vorsehen, daß der Kanal, der den Heizraum und den Ab strömkanal der Isolierdüsenanordnung verbindet, in Form von mehreren, an der Mantelfläche der Abströmöffnung über deren Umfang verteilt mündenden Kanälen ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Länge des ersten zylindrischen Bereichs der Abströmöffnung der Isolierdüsenanordnung gleich dem Ab stand zwischen dem ersten Lichtbogenkontaktstück und dem er sten Bereich der Abströmöffnung, da in diesem Fall nicht die Breite eines in den Abströmkanal mündenden Ringkanals abzu ziehen ist.Such an embodiment of the invention can for example wise provide that the channel that the boiler room and the Ab flow channel of the insulating nozzle assembly connects, in the form of several, on the outer surface of the outflow opening on the Scope distributed opening channels is formed. In in this case the length of the first cylindrical region the outflow opening of the insulating nozzle arrangement is equal to the Ab stood between the first arcing contact and the he most area of the outflow opening, since in this case not the Width of an annular channel opening into the outflow channel pull is.
Im wesentlichen maßgeblich für die benötigte Länge des ersten zylindrischen Bereichs des Abströmkanals ist nämlich für das Löschvermögen die dem Lichtbogen ausgesetzte zylindrische Mantelfläche der Isolierdüsenanordnung, aus der durch die Wirkung des Lichtbogens PTFE zur Löschung des Lichtbogens, verdampft werden kann.Essentially decisive for the required length of the first cylindrical region of the outflow channel is namely for Extinguishing capacity the cylindrical exposed to the arc Shell surface of the insulating nozzle assembly, from which through the Effect of the PTFE arc to extinguish the arc, can be evaporated.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrie ben.In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment shown in a drawing and described below ben.
Dabei zeigt dieThe shows
Fig. 1 die Unterbrechereinheit eines Hochspannungsleistungs schalters teilweise schematisch im Schnitt mit einem in sei nem vorderen Bereich verjüngten zweiten Lichtbogenkontakt stück, Fig. 1, the interrupter unit of a high voltage power switch partially schematically in section with a front area in nem is tapered second arcing contact piece,
Fig. 2 eine Anordnung mit einem nicht verjüngten zweiten Lichtbogenkontaktstück, welches antreibbar ist sowie mit ei ner antreibbaren Feldelektrode und Fig. 2 shows an arrangement with a non-tapered second arcing contact piece, which is drivable and with egg ner drivable field electrode and
Fig. 3 die Anordnung aus der Fig. 1 mit einem Abströmkanal, der mittels mehrerer an seinem Umfang verteilt mündender Ka näle mit dem Heizraum verbunden ist. Fig. 3 shows the arrangement of FIG. 1 with an outflow channel which is connected to the boiler room by means of a plurality of channels opening out around its circumference.
Gemäß Fig. 1 stehen einander in einem isolierenden Lei stungsschaltergehäuse 18, das beispielsweise aus Porzellan oder einem Verbundwerkstoff besteht, zwei Lichtbogenkontakt stücke 1, 2 koaxial gegenüber. Das erste Lichtbogenkontakt stück 1 ist mittels eines nicht dargestellten Schalterantrie bes antreibbar, der beispielsweise als Hydraulikantrieb oder als Federspeicherantrieb ausgebildet sein kann, oder auch als elektrodynamischer Antrieb, Während das zweite Lichtbogenkon taktstück 2, das die Form eines Kontaktpins aufweist, fest stehend ausgebildet ist.Referring to FIG. 1 face each other in an insulating Lei stungsschaltergehäuse 18, which consists for example of porcelain or a composite material, two arcing contact pieces 1, 2 coaxially opposite. The first arcing contact piece 1 can be driven by means of a switch drive, not shown, which can be designed, for example, as a hydraulic drive or as a spring-loaded drive, or also as an electrodynamic drive, while the second arcing contact piece 2 , which has the shape of a contact pin, is designed to be stationary.
Im Ausschaltfall wird das erste Lichtbogenkontaktstück 1 in Richtung des Pfeils 14 bewegt.When it is switched off, the first arcing contact piece 1 is moved in the direction of the arrow 14 .
Mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück 1 ist eine Hauptdüse 3a als Teil einer Isolierdüsenanordnung 3 fest verbunden, die aus Polytetrafluräthylen besteht. Die Isolierdüsenanordnung 3 weist einen Abströmkanal 6 auf, der im Einschaltzustand, wenn die beiden Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 miteinander im Ein griff stehen, von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 2 durch setzt und verdämmt ist. Hierzu weist die Isolierdüsenanord nung im Bereich der Hauptdüse 3a einen ersten im wesentlichen zylindrischen Bereich 6a auf, der sich von der Stirnfläche des ersten Lichtbogenkontaktstücks 1 durch die erste Düse 3b hindurch bis zum Beginn eines zweiten, in seinem Durchmesser gegenüber dem ersten Bereich 6a erweiterten Bereich 6b er streckt.With the first arcing contact 1 , a main nozzle 3 a is firmly connected as part of an insulating nozzle arrangement 3 , which consists of polytetraflurethylene. The insulating nozzle arrangement 3 has an outflow channel 6 which, when switched on, when the two arcing contact pieces 1 , 2 are in engagement with one another, is penetrated and blocked by the second arcing contact piece 2 . For this purpose, the Isolierdüsenanord voltage in the region of the main nozzle 3 a on a first substantially cylindrical region 6 a, which extends from the end face of the first arcing contact 1 through the first nozzle 3 b to the beginning of a second, in diameter compared to the first region 6 a extended area 6 b he stretches.
In diesem ersten Bereich 6a weist der Abströmkanal einen un wesentlich größeren Durchmesser auf als das zweite Lichtbo genkontaktstück 2 in seinem zweiten Abschnitt. Das zweite Lichtbogenkontaktstück kann an seinem Ende einen ersten Ab schnitt 7 mit gegenüber dem zweiten Abschnitt 8 verringertem Durchmesser aufweisen.In this first region 6 a, the outflow channel has an un substantially larger diameter than the second light-contact contact 2 in its second section. The second arcing contact piece can have at its end a first section 7 with a reduced diameter compared to the second section 8 .
Dieser erste Abschnitt 7 des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 dient einerseits dazu, den Abströmkanal 6 zum Ende der Aus schaltbewegung, nach dem die vollständige Verdämmung durch den zweiten Abschnitt 8 aufgegeben ist, noch teilweise zu verdämmen und somit eine Löschgasströmung durch den Abström kanal 6 in mehreren Schritten in Gang zu bringen, anderer seits dazu, ein dielektrisch möglichst günstige Konstruktion an dem Ende des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 zu schaf fen, das dem ersten Lichtbogenkontaktstück 1 zugewandt ist.This first section 7 of the second arcing contact piece 2 is used on the one hand, the discharge channel 6 switching movement the end of the stop, after which the complete confinement is abandoned by the second section 8, or in part, to tamping and thus a quenching gas flow through the Abström channel 6 in a plurality of steps to get going, on the other hand to create a dielectrically favorable construction at the end of the second arcing contact piece 2 , which faces the first arcing contact piece 1 .
Radial außerhalb der Isolierdüsenanordnung 3 und dies umge bend sind ein erstes Dauerstromkontaktstück 12 und ein zwei tes Dauerstromkontaktstück 13 angeordnet, die im Einschaltzu stand ebenfalls miteinander in Kontakt stehen und den Nenn strom tragen.Radially outside the Isolierdüsenanordnung 3 and this surrounding, a first continuous current contact piece 12 and a two tes continuous current contact piece 13 are arranged, which were also in contact with each other in the switch-on state and carry the nominal current.
Außerdem ist ein Heizraum 16 gebildet, der über einen Ringka nal 15 mit dem Abströmkanal 6 der Düse bzw. dem zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 1, 2 gebildeten Lichtbogenraum ver bunden ist.In addition, a heating chamber 16 is formed, which is connected via a ring channel 15 to the outflow channel 6 of the nozzle or the arc chamber formed between the arcing contact pieces 1 , 2 .
Während der Ausschaltbewegung kann ein Lichtbogen 4 zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 1, 2 entstehen, der das im Lichtbogenkontaktraum 5 befindliche Löschgas, beispielsweise SF6, aufheizt und damit zur Expansion bringt. Das Löschgas kann dann durch den Ringkanal 15 in den Heizraum 16 abströmen und wird dort vorübergehend gespeichert, bis wegen eines Stromnulldurchgangs des zu schaltenden Stromes der Lichtbogen 4 erlischt und das Löschgas aus dem Heizraum 16 durch den Ringkanal 15 in den Lichtbogenraum 5 zurückströmt, um dort eine rasche Kühlung herbeizuführen und somit die Rückzündung eines Lichtbogens 4 zu verhindern.During the switch-off movement, an arc 4 can arise between the arcing contact pieces 1 , 2 , which heats up the extinguishing gas, for example SF6, located in the arcing contact space 5 and thus brings it to expansion. The quenching gas can then flow out through the annular duct 15 into the heating chamber 16 and is temporarily stored there until the arc 4 extinguishes due to a current zero crossing of the current to be switched and the quenching gas flows out of the heating chamber 16 through the annular duct 15 into the arc chamber 5 , in order to be there bring about rapid cooling and thus prevent the back ignition of an arc 4 .
In der ersten Phase der Ausschaltbewegung, wenn das erste Lichtbogenkontaktstück 1 noch mit dem zweiten Lichtbogenkon taktstück 2 in elektrisch leitender Verbindung steht, ist der Abströmkanal 6 noch durch das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 verdämmt. Der Durchmesser des ersten Bereichs 6a des Abström kanals 6 entspricht dem Außendurchmesser des zweiten Bereichs 8 des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 im wesentlichen.In the first phase of the disconnection, when the first arcing contact piece 1 nor with the second clock Lichtbogenkon piece 2 in electrically conductive connection, the outflow duct 6 is still tamped by the second arcing contact piece. 2 The diameter of the first region 6 a of the outflow channel 6 corresponds essentially to the outer diameter of the second region 8 of the second arcing contact piece 2 .
Die Länge des ersten Bereichs 6a des Abströmkanals 6, gemes sen von der Stirnfläche des ersten Lichtbogenkontaktstücks 1 bis zum Beginn des erweiterten Bereichs 6b des Abströmkanals 6 der Isolierdüsenanordnung 3 entspricht mindestens dem Dop pelten des Durchmessers des ersten Bereichs 6a der Abström öffnung 6.The length of the first area 6 a of the outflow channel 6 , measured from the end face of the first arcing contact piece 1 to the beginning of the enlarged area 6 b of the outflow channel 6 of the insulating nozzle arrangement 3, corresponds at least to the doubling of the diameter of the first area 6 a of the outflow opening 6 .
Auf diese Weise wird einerseits die Abströmöffnung 6 genügend lange durch den zweiten Abschnitt 8 des zweiten Lichtbogen kontaktstücks 2 verdämmt, um eine ausreichende Aufheizung von Löschgas durch den Lichtbogen 4 vor dem Öffnen der Abström öffnung 6 und somit eine ausreichende Speicherung von Lösch gas im Heizraum 16 zu ermöglichen.In this way, on the one hand, the outflow opening 6 is blocked for a sufficient length by the second section 8 of the second arc contact piece 2 in order to sufficiently heat extinguishing gas through the arc 4 before opening the outflow opening 6 and thus adequately store extinguishing gas in the heating chamber 16 to enable.
Andererseits steht während des Brennens des Lichtbogens eine genügend große innere zylindrische Mantelfläche der Abström öffnung 6, und zwar teilweise in Form der Hilfsdüse 3b, teil weise in Form der Hauptdüse 3a unter dem Einfluß des Lichtbo gens, das dort unter dem Einfluß des Lichtbogens PTFE ver dampft werden kann, das die Lichtbogenlöschung begünstigt. Je größer die Breite des in die Abströmöffnung 6 einmündenden Ringkanals 15, gemessen in Axialrichtung des Abströmkanals 6 ist, umso weniger PTFE-Oberfläche steht zur Einwirkung des Lichtbogens 4 zur Verfügung. Daher wird diese Breite des Lichtbogens bei der Bemessung der Länge des ersten Bereichs 6a der Abströmöffnung 6 berücksichtigt.On the other hand, during the burning of the arc there is a sufficiently large inner cylindrical outer surface of the outflow opening 6 , partly in the form of the auxiliary nozzle 3 b, partly in the form of the main nozzle 3 a under the influence of the arc, which there under the influence of the arc PTFE can be vaporized, which favors arc extinguishing. The greater the width of the annular channel 15 opening into the outflow opening 6 , measured in the axial direction of the outflow channel 6 , the less PTFE surface is available for the action of the arc 4 . This width of the arc is therefore taken into account when dimensioning the length of the first region 6 a of the outflow opening 6 .
Eine zweite Phase der Ausschaltbewegung beginnt mit der Tren nung des zweiten Abschnitts 8 des zweiten Lichtbogenkontakt stücks 2 von dem ersten Bereich 6a des Abströmkanals 6.A second phase of the opening movement begins with the separation of the second section 8 of the second arcing contact piece 2 from the first region 6 a of the outflow channel 6 .
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich noch der erste Abschnitt 7 mit verringertem Durchmesser des zweiten Lichtbogenkontakt stücks 2 in dem ersten Bereich 6a des Abströmkanals 6, so daß die Abströmöffnung nur noch teilweise verdämmt ist und eine Löschgasströmung durch den Abströmkanal 6 in Gang gesetzt wird.At this time there is still the first section 7 with a reduced diameter of the second arcing contact piece 2 in the first area 6 a of the outflow channel 6 , so that the outflow opening is only partially blocked and an extinguishing gas flow through the outflow channel 6 is started.
Nach der vollständigen Freigabe des Abströmkanals 6 durch das zweite Lichtbogenkontaktstücks 2 kann sich die Löschgasströ mung vollständig frei ausbilden.After the complete release of the outflow channel 6 through the second arcing contact piece 2 , the extinguishing gas flow can form completely freely.
Dadurch, daß zum Zeitpunkt der Trennung des ersten Abschnitts 7 des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 von dem ersten Ab schnitt 6a des Abströmkanals 6 bereits eine Löschgasströmung um das Ende des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 herum ein gesetzt hat, wird zu diesem Zeitpunkt die Wahrscheinlichkeit von unerwünschten Überschlägen in diesem Bereich verringert.Characterized in that at the time of the separation of the first section 7 of the second arcing contact piece 2 from the first section 6 a of the outflow channel 6 a quenching gas flow has already been set around the end of the second arcing contact piece 2 , the likelihood of undesired arcing is in at this time this area decreased.
Dadurch, daß der Durchmesser des ersten Abschnitts 6a des Ab strömkanals 6 kleiner als 30 mm gewählt wird, ist ein beson ders starker Druckanstieg im Lichtbogenraum bzw. im Abström kanal 6 erreicht, der sich positiv auf die Schaltleistung bei hohen Stromstärken auswirkt. Als besonders vorteilhaft hat die Bemessung des Durchmessers < als 25 mm erwiesen.Characterized in that the diameter of the first section 6 a of the flow channel 6 is chosen to be less than 30 mm, a particularly strong pressure rise in the arc space or in the flow channel 6 is achieved, which has a positive effect on the switching power at high currents. The dimensioning of the diameter <25 mm has proven to be particularly advantageous.
In der Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei im wesentlichen darauf abgestellt ist, daß das zweite Lichtbogenkontaktstück 2a nicht mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, sondern ledig lich an seinem dem ersten Lichtbogenkontaktstück 1 zugewand ten Ende abgerundet ist, und daß das zweite Lichtbogenkon taktstück 2a mittels eines Getriebes 22 gesondert antreibbar ist, wobei das Getriebe 22 mittels eines Transmissionselemen tes 21 in Form einer an der Isolierdüsenanordnung 3 befestig ten Stange antreibbar ist.In Fig. 2 another embodiment of the invention is shown, which is essentially based on the fact that the second arcing contact piece 2 a does not have several sections with different diameters, but is only rounded at its end facing the first arcing contact piece 1 , and that the second arc con clock piece 2 a can be driven separately by means of a gear 22 , the gear 22 being drivable by means of a transmission element 21 in the form of a rod attached to the isolating nozzle arrangement 3 .
Außerdem ist eine Feldelektrode 20 vorgesehen, die das zweite Lichtbogenkontaktstück 2a umgibt und dielektrisch abschirmt und die ebenfalls mittels des Getriebes 22 antreibbar ist.In addition, a field electrode 20 is provided which surrounds the second arcing contact piece 2 a and shields it dielectrically and which can also be driven by means of the gear 22 .
Das Getriebe 22 weist hierzu verschiedene Hebel 23, 24 auf, die für die Elektrode 20 und das zweite Lichtbogenkontakt stück 2a unterschiedliche Bewegungsprofile ermöglichen. Wegen der genaueren Beschreibung des Getriebes 22 wird auf das DE 299 01 205 U1 Bezug genommen.For this purpose, the gear 22 has various levers 23 , 24 , which allow different movement profiles for the electrode 20 and the second arcing contact 2 a. Because of the more precise description of the transmission 22 , reference is made to DE 299 01 205 U1.
In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, die im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten entspricht, wobei jedoch das zweite Lichtbogenkontaktstück 2a ohne einen er sten, im Durchmesser verringerten Abschnitt 7, sondern ledig lich mit einer endseitigen Abrundung ausgebildet ist.In FIG. 3, an embodiment is shown which corresponds to the shown substantially in Fig. 1 except that the second arcing contact piece 2 a without it most, of reduced diameter portion 7, but is formed single Lich with an end-side rounding.
Außerdem ist kein umlaufender Ringkanal zur Verbindung des Heizraums 16 mit dem Lichtbogenraum 5 vorgesehen, sondern ein durch mehrere einzelne Kanäle 19 gebildeter Kanal, wobei die einzelnen Kanäle 19 am Umfang der inneren Mantelfläche des Abströmka nals 6 verteilt in diesen einmünden. Schließlich wird dem Lichtbogen 4 zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 1, 2a eine vergrößerte innere Mantelfläche 17 des Abströmkanals 6 zur Verdampfung von PTFE zur Verfügung gestellt.In addition, no circumferential annular channel for connecting the heating chamber 16 to the arc chamber 5 is provided, but rather a channel formed by a plurality of individual channels 19 , the individual channels 19 distributed into the circumference of the inner circumferential surface of the outflow channel 6 opening into the latter. Finally, the arc 4 between the arcing contact pieces 1, 2 provided a an enlarged inner lateral surface 17 of the discharge channel 6 for the vaporization of PTFE is available.
Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, daß die einzelnen Kanäle oder ein Ringkanal zwischen der Isolierdüsenanordnung und dem ersten Lichtbogenkontaktstück verlaufen.It can also be advantageously provided that the individual channels or an annular channel between the insulating nozzle arrangement and the first arcing contact piece.
Claims (9)
einem ersten Lichtbogenkontaktstück (1) und einem zweiten Lichtbogenkontaktstück (2, 2a), die einander gegenüberstehen, von denen wenigstens das erste Lichtbogenkontaktstück (1) an treibbar ist,
sowie mit einer mit dem ersten antreibbaren Lichtbogenkon taktstück (1) verbundenen Isolierdüsenanordnung (3), die zur Führung eines Löschgases einen axialen Abströmkanal (6) auf weist und
mit einem Heizraum (16), in dem durch einen Lichtbogen (4) zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken (1, 2) aufgeheiz tes Löschgas speicherbar ist und der mit dem Abströmkanal (6) der Isolierdüsenanordnung (3) mittels eines Ringkanals (15) verbunden ist,
wobei im Einschaltzustand der Abströmkanal (6) durch das zweite Lichtbogenkontaktstück (2, 2a) verdämmt ist,
wobei der Abströmkanal (6) der Isolierdüsenanordnung (3) ei nen ersten, dem freien Ende des ersten Lichtbogenkontakt stücks (1) zugewandten im wesentlichen zylindrischen Bereich (6a) und diesem benachbart einen, in einem Durchmesser ge genüber dem ersten Bereich erweiterten zweiten Bereich (6b) aufweist;
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen dem ersten Lichtbogenkontaktstück (1) und dem zweiten Bereich (66) abzüglich der Breite, die der Ringkanal (15) an seiner Einmündung in den Abströmkanal (6) der Isolierdüsenanordnung (3) aufweist, größer ist als das doppelte des Durchmessers des Abströmkanals (6) in seinem er sten Bereich (6a),
wobei der Durchmesser des Abströmkanals (6) in dem ersten Be reich (6a) kleiner als 30 mm, insbesondere kleiner als 25 mm ist. 1. High voltage circuit breaker with
a first arcing contact piece ( 1 ) and a second arcing contact piece ( 2 , 2 a), which face each other, of which at least the first arcing contact piece ( 1 ) can be driven,
and with a drivable with the first clock Lichtbogenkon piece (1) isolating nozzle arrangement (3) connected, which has an axial outlet-flow channel (6) for guiding a quenching gas, and
with a heating chamber ( 16 ) in which an arc ( 4 ) between the two arcing contact pieces ( 1 , 2 ) heats out extinguishing gas and can be stored and is connected to the outflow channel ( 6 ) of the insulating nozzle arrangement ( 3 ) by means of an annular channel ( 15 ) ,
wherein in the switched-on state the outflow channel ( 6 ) is blocked by the second arcing contact piece ( 2 , 2 a),
wherein the outflow channel ( 6 ) of the insulating nozzle arrangement ( 3 ) a first, the free end of the first arcing contact piece ( 1 ) facing substantially cylindrical region ( 6 a) and this adjoining a second region enlarged in diameter compared to the first region (6 b) comprises;
characterized by
that the distance between the first arcing contact piece ( 1 ) and the second region ( 66 ) minus the width which the annular channel ( 15 ) has at its confluence with the outflow channel ( 6 ) of the insulating nozzle arrangement ( 3 ) is greater than twice the diameter the outflow channel ( 6 ) in its most region ( 6 a),
wherein the diameter of the outflow channel ( 6 ) in the first loading area ( 6 a) is less than 30 mm, in particular less than 25 mm.
wobei wenigstens das erste Lichtbogenkontaktstück (1) an treibbar ist,
sowie mit einer mit dem antreibbaren ersten Lichtbogenkon taktstück (1) verbundenen Isolierdüsenanordnung (3), die zur Führung eines Löschgases einen axialen Abströmkanal (6) auf weist und
mit einem Heizraum (16) in dem durch einen Lichtbogen (4) zwischen den Lichtbogenkontaktstücken (1, 2, 2a) aufgeheiztes Löschgas speicherbar ist und der mit dem Abströmkanal (6) der Isolierdüsenanordnung (3) mittels wenigstens eines Kanals (19) verbunden ist
wobei der Abströmkanal (6) der Isolierdüsenanordnung (3) ei nen ersten im wesentlichen zylindrischen Bereich (6a auf weist, an den sich an seinem dem ersten Lichtbogenkontakt stück (1) abgewandten Ende ein bezüglich des Durchmessers ge genüber dem ersten Bereich erweiteter zweiter Bereich (6b) anschließt,
wobei der erste Bereich (6a) im Einschaltzustand durch das zweite Lichtbogenkontaktstück (2, 2a) verdämmt ist, die Länge des ersten Bereichs (6a) größer als das Doppelte des Durchmessers des ersten Bereichs (6a) ist und der Durchmesser des ersten Bereichs (6a) kleiner als 30 mm, insbesondere kleiner als 25 mm ist.9. High-voltage circuit breaker with a first arcing contact ( 1 ) and a second arcing contact ( 2 , 2 a), which face each other,
at least the first arcing contact piece ( 1 ) being drivable,
and with a first clock with the drivable Lichtbogenkon piece (1) isolating nozzle arrangement (3) connected, which has an axial outlet-flow channel (6) for guiding a quenching gas, and
with a heating chamber ( 16 ) in which quenching gas heated by an arc ( 4 ) between the arcing contact pieces ( 1 , 2 , 2 a) can be stored and which is connected to the outflow channel ( 6 ) of the insulating nozzle arrangement ( 3 ) by means of at least one channel ( 19 ) is
wherein the outflow channel ( 6 ) of the insulating nozzle arrangement ( 3 ) has a first, essentially cylindrical region (6a), at the end of which, facing away from the first arcing contact piece ( 1 ), a second region (with respect to the diameter compared to the first region) 6 b) then
wherein the first region ( 6 a) is blocked in the on state by the second arcing contact piece ( 2 , 2 a), the length of the first region ( 6 a) is greater than twice the diameter of the first region ( 6 a) and the diameter of the first area ( 6 a) is less than 30 mm, in particular less than 25 mm.
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