DE2248116A1

DE2248116A1 - Hochspannungs-leistungsschalter mit einem gasfoermigen loesch- und isoliermittel

Info

Publication number: DE2248116A1
Application number: DE19722248116
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Phys Dr Rer Zueckler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1972-09-28
Filing date: 1972-09-28
Publication date: 1974-04-04
Also published as: JPS4971463A

Description

Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem gasförmigen Lösch- und Isoliermittel Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem gasförmigen Lösch- und Isoliermittel und einer dessen Kondensat sammelnden Auffangvorrichtangp aus der mittels einer Fördereinrichtung während der Ausschaltbewegung des Kontaktsystems flüssiges Lösch- und Isoliermittel in die Trennstrecke gesprüht wird.
Bei der aus der DT-OS- 1 615 019 bekannten Ausführungsform eines Druckgasschalters ist ein Sammler für das Kondensat eines gasförmigen Löschmittels, insbesondere SFg, vorgesehen. Das Kondensat gelangt beim Ausschalten in Abhängigkeit vom Druck und zur Erhöhung der Dichte des den Lichtbogen löschenden Gases in den Bereich der Schaltstücke. Dabei wird das Kondensat durch Injektorwirkung in die Trennstrecke zwischen den Schaltstücken gesprüht.
Die Menge des in die Trennstrecke zwischen den Schaltstücken gesprühten flüssigen Gases ist abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit in der die Trennstrecke umgebenden Düsenanordnung. Die Strömungsgeschwindigkeit kann bei einem Druckgasschater, der mit zwei Gasdrücken arbeitet, von der auftretenden Druckdifferenz beim Schalten und der Kontur der Düse bestimmt sein, während bei nach dem Blaskolbenprinzip arbeitenden Druckgasschaltern die Strömungsgeschwindigkeit im wesentlichen durch die Kolbengeschwindigkeit und durch den während der Vorkompressionszeit erzeugten Gasdruck bestimmt wird. Bei beiden Aufbauformen können sich Schwierigkeiten ergeben, wenn die Menge des eingespritzten kondensierten Löschmittels einen vorgegebenen Wert unter- oder überschreitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter anzugeben, bei dem diese Schwierigkeiten mit Sicherheit vermieden sind.
Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß als Fördert einrichtung eine Dosierpumpe vorgesehen ist, die zwangsweise mit dem Kontaktsystem angetrieben ist und vor der galvanischen Trennung des Kontaktsystems eine dosierte Menge von flüssigem Löschmittel zur Trennstrecke fördert. Damit ist sichergestellt, daß vor dem Auftreten des Lichtbogens bereits eine ausreichend große Löschmittelmenge im Lichtbogenbereich vorhanden ist, so daß die Löscheigenschaften verbessert sind.
Ferner ist die Menge der eingespritzten Löschflüssigkeit dosiert, so daß schädliche Uberdrücke einerseits und unerwünschte, die Löscheigenschaften und die Wiederverfestigung der durch den Lichtbogen belasteten Trennstrecke vermindernde zu geringe Drücke nicht auftreten können.
Der besondere Vorteil bei der Erfindung besteht darin, daß man mit einem einzigen Gas auskommt, das unter einem für die elektrische Festigkeit günstigen hohen Druck stehen kann, weil die Kondensation die Schaltleistung nicht wesentlich verringert; das Kondensat wird nämlich im Schaltaugenblick zur Erhöhung der Dichte herangezogen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Hochspannungs-Leistungsschalters nach der Erfindung ist die Menge der insgesamt während der Ausschaltbewegung eingespritzten Flüssige keit so dosiert, daß ihr Gasvolumen den Gasmengendurchsatz durch die Trennstrecke ohne Kondensation nicht wesentlich übersteigt. Als Dosierpumpe kann eine aus Kolben und Zylinder bestehende Fördereinrichtung verwendet werden, wobei der Zylinder mit dem Antrieb des Kontaktsystems gekoppelt ist und über einen relativ feststehenden Kolben geschoben wird.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist der Kolben der Dosierpumpe federnd nachgiebig gelagert. Er kann so ausgebildet sein, daß sich eine federnde Anschlagbegrenzung für das Kontaktsystem ergibt0 Bei eiern Hochspannungs-Leistungsschalter nach der Erfindung9 bei dem die Schaltstücke zur Abfuhr von Löschgasen hohl ausgebildet sind, kann das Kontaktsystem einen den Lichtbogen innen ziehenden, beweglichen Lichtbogenkontakt aufweisen, der als Einspritzdüse für das flüssige Löschmittel ausgebildet ist. Unter flüssigem Löschmittel wird hierbei nur das Kondensat des gasförmigen Lösch- und Isoliermittels verstanden, das während des Ausschaltvorganges in der Trennstrecke in Gasform vorliegt.
Die Erfindung ist daher nicht mit den bekannten Druckgasschaltern zu vergleichen, bei denen während des Ausschaltvorganges ein zusätzliches Löschmittel in die Schaltkammer eingeführt wird (DT-PS 550 862). Das zusätzliche Löschmittelg das durch Saug- oder Druckwirkung des Löschgases befördert wird, bedingt eine unerwünschte Komplizierung des Schalters.
Dies gilt besonders für den Fall daß als zusätzliches Löschmittel fein verteilte feste Stoffe dienen (vgl. DT-PS 589 590), die beim Ausschalten in die Schaltstrecke gesaugt werden.
Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Hochspannungs-Leistungsschalters nach der Erfindung beschri-eben und die Wirkungsweise erläutert.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Leistungsschalter nach der Erfindung.
In Fig. 2 ist eine Einzelheit aus Fig. 1 in-vergrößertem Maßstab schematisch gezeichnet.
Der in Fig. 1 dargestellte Hochspannungs-Leistungsschalter weist eine z. B. aus Porzellan bestehende Schaltkammer 1 auf, in deren Innenraum sich zwei zur Abfuhr von Schaltgasen hohl ausgebildete, düsenförmig gestaltete Schaltstücke 2, 3 gegenüberstehen, die mit ihren freien, einander zugekehrten Stirnseiten die Trennstrecke bilden. In der rechts der Mittellinie 4 gezeichneten Einschaltstellung werden die Schaltstücke 2, 3 durch ein Uberbrückungsschaltstück 5 elektrisch leitend verbunden, das in der links der Mittellinie 4 gezeichneten Stellung die Ausschaltlage einnimmt. Das Uberbrückungsschaltstück 5 wird mittels Zugstangen 6 von einem nicht weiter dargestellten, z. B. hydraulischen, Antrieb von der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung überführt.
Im Innenraum der Schaltkammer 1 ist als gasförmiges isösch-und Isoliermittel Schwefelhexafluorid unter einem Druck von beispielsweise 25 bar bei 20 OC eingefüllt.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel des Hochspannungs-Leistungsschalters handelt es sich um einen Blaskolbenschalter, bei dem mit dem Uberbrückungsschaltstück 5 ein Blaszylinder 7 gekoppelt ist, der über einen relativ feststehenden Blaskolben 8 gezogen wird. Das vom Blaszylinder 7 begrenzte Löschmittel wird im Verlauf der Ausschaltbewegung komprimiert, bis sich das Uberbrückungsschaltstück 5 vom freien Ende des Schaltstückes 2 abhebt. Dadurch und durch die weitere Bewegung des Blaszylinders 7 wird Löschgas in die Trennstrecke zwischen den Schaltstücken 2 und 3 zur Beblasung des Lichtbogens gedrückt.
Durch den vergleichsweise hohen Druck im Innenraum der Schaltkammer 1 kondensiert das gasförmige SF6 insbesondere bei tieferen Temperaturen, sofern man keine elektrische Heizeinrichtung od. dgl. vorsieht. Das Kondensat wird in einer mit 9 bezeichneten Auffangvorrichtung gesammelt, die eine aus Kolben 10 und Zylinder 11 bestehende Dosierpumpe 12 speist. Der Zylinder 11 der Dosierpumpe ist mit dem Antrieb starr gekoppelt, so daß das in der Dosierpumpe vorhandene flüssige Schwefelhexafluorid im Verlauf der Schaltbewegung vom Kolben 10 verdrängt wird. Im Verlauf der Bewegung des Zylinders 11 wird die Einfüllöffnung 13 zum Durchtritt der Flüssigkeit aus der Auffangvorrichtung in die Dosierpumpe 12 verschlossen. Dadurch wird die in der Dosierpumpe 12 verdrängte Flüssigkeit durch ein mit dem Zylinder 11 verbundenes langgestrecktes Rohr 1,4 zu einem Einspritzkopf 15 geführt, der sich in der Einschaltstellung durch das Innere des Schaltstückes 3 bis in das Innere des Schaltstückes 2 hinein erstreckt und gemeinsam mit dem Uberbrückungsschaltstück 5 bewegt wird. Die durch, den relativ feststehenden Kolben 10 verdrängte Flüssigkeit wird vomEinspritzkopf 15 in fein verteilter Form in den Bereich der Trennstrecke gesprüht.
Die Förderung des flüssigen Schwefelhexafluorids beginnt bereits vor der galvanischen Trennung des Kontaktsystems, so daß beim Entstehen des Lichtbogens bereits eine ausreichend große Menge von SF6 zur Verfügung steht. Die Menge der insgesamt während der Ausschaltbewegung eingespritzten Flüssigkeit ist mittels der Dosierpumpe 12 so dosiert, daß das Gasvolumen der Flüssigkeit den Gasmengendurchsatz durch die Trennstrecke ohne Kondensation nicht wesentlich übersteigt.
In Fig. 2 ist der Spritzkopf 15 in vergrößertem Maßstab schematisch gezeichnet. Er weist an seiner freien Kugelstirnseite eine Mehrzahl von vorzugsweise gleichmäßig verteiiten Düsenöffnungen 16 auf, die über einen Kanal 17 mit dem Innenraum der Dosierpumpe 12 verbunden sind.
Die Dosierpumpe 12 weist, wie die Figur 1 erkennen läßt, einen relativ feststehenden Kolben 10 auf, der über eine Feder 18 nachgiebig gelagert ist. Damit kann bei entsprechender Auslegung der Federkraft der Kolben 10 eine federnde Anschlagbegrenzung für das Kontaktsystem 5 bilden.
Es ist auch möglich, bei einer Ausführungsform des Hochspannungs-Leistungsschalters mit einem im Inneren der hohlen Schaltstücke gleitend geführten, beweglichen Uberbrückungsschaltstück, das den Lichtbogen innen zieht, als Einspritzkopf 15 diesen Lichtbogenkontakt heranzuziehen.
Durch Anwendung der Erfindung kann die Menge des in die Trennstrecke zwischen den Schaltstücken gesprühten flüssigen Schwefelhexafluorids unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Löschmittels dosiert werden, so daß schädliche Uberdrücke einerseits und unernschte geringe Drücke nicht auftreten können. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zur Erhöhung der Löscheigenschaften und für die rasche Wiederverfestigung der Schaltstrecke keine zusätzliche Heizeinrichtung für das flüssige SF6 vorgesehen werden muß.
6 Ansprüche 2 Figuren

Claims

QPatentansprüche ochspairnungs-Leistungsschalter mit einem gasförmigen Lösch- und Isoliermittel und einer dessen Kondensat sammelnden Auffangvorrichtung, aus der mittels einer Fördereinrichtung während der Ausschaltbewegung des Kontaktsystems flüssiges Lösch- und Isoliermittel in die Trennstrecke gesprüht wird, das dort unter Lichtbogeneinwirkung verdampft, gekennzeichnet durch eine Dosierpumpe (12) als Fördereinrichtung, die zwangsweise mit dem Kontaktsystem (5) angetrieben ist und vor der galvanischen Trennung des Kontaktsystems (5, 2) eine dosierte Menge von flüssigem Löschmittel zur Trennstrecke fördert.
2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der insgesamt während der Ausschaltbewegung eingespritzten Flüssigkeit so dosiert ist, daß ihr Gasvolumen den Gasmengendurchsatz durch die Trennstrecke ohne Kondensation nicht wesentlich übersteigt.
3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe (12) aus Kolben (10) und Zylinder (11) besteht, wobei der Zylinder (11) mit dem Antrieb des Kontaktsystems (5) gekoppelt ist und über einen relativ feststehenden Kolben geschoben wird.
4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) federnd nachgiebig gelagert ist.
5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) eine federnde Anschlagbegrenzung des Kontaktsystems (5) bildet.
6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktsystem zur Abfuhr von Löschgasen hohle Schaltstücke (2, 3) und einen den Lichtbogen innen ziehenden, beweglichen Lichtbogenkontakt aufweist, der als Einspritzdüse für das flüssige Löschmittel ausgebildet ist.