DE3132123A1 - Ein- oder mehrpoliger schalter fuer gekapselte, druckgasisolierte hochspannungsschaltanlagen - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 81 P 3758 DE

Ein- oder mehrpoliger Schalter für gekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf einen ein- oder mehrpoligen Schalter für gekapselte, druckgasisolierte Hoch-

10- Spannungsschaltanlagen mit jeweils einem stehenden und einem beweglichen Schaltstück, an denen Kontaktteile zur Führung des Dauerstromes in geschlossenem Zustand und dazu benachbart liegende, getrennte, ring- oder stiftförmige Lichtbogenelektroden aus abbrennfestem Material angeordnet sind, wobei die abbrennfestt "Achtbogenelektrode am stehenden Schaltstück über den Dauerstromkontaktteil in Richtung auf das bewegliche Schaltstück vorspringt.

Ein derartiger Schalter ist aus der DE-OS 29 43 881 bekannt. Bei dem bekannten Trennschalter ist am stehen-.den Schaltstück der zylindrische Dauerstromkontaktteil von einer abbrennfesten, ringförmigen, schirmartigen Lichtbogenelektrode umgeben und außerdem ist mittig eine stiftförmige Lichtbogenelektrode mit einem Lichtbogen· schutzstück aus abbrennfestem Material an der Spitze vorgesehen. Diese abbrennfesten Lichtbogenelektroden aus kohlenstoffhaltigem Material, wie Graphit, oder aus einer Kupfer-Wolframlegierung springen über den Dauerstromkontaktteil am stehenden Schaltstück in Richtung auf das bewegliche Schaltstück vor. Das bewegliche Schaltstück weist in gleicher Weise einen zylindrischen, beweglichen Dauerstromkontaktteil auf, der von einer ringförmigen, zylindrischen abbrennfesten Lichtbogenelektrode umgeben 1st und in dessen Mitte ebenfalls eine bewegliche Lichtbogenelektrode mit Lichtbogenschutzstück an der Spitze liegt. Der Antrieb des beweglichen

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Schaltstückes ist so gestaltet, daß beim Einschalten zunächst der Dauerstromkontaktteil die Schaltstrecke überbrückt und in Eingriff mit dem stehenden Dauerstromkontaktteil gebracht wird. Erst danach gelangt die etwas zurückgebliebene bewegliche Lichtbogenelektrode mit geringer Geschwindigkeit zur Anlage an die stehende. Beim Ausschalten wird zunächst der bewegliche Dauerstromkontaktteil zurückgezogen und erst wenn ein ausreichender Isolierabstand erreicht ist, werden auch die

TO mittigen Lichtbogenelektroden voneinander getrennt, wobei unter Umständen ein Ausschaltlichtbogen entstehen kann. Die besondere konstruktive Gestaltung der Schaltstücke und des Antriebes ist bei dem bekannten Trennschalter vorgenommen, um zu verhindern, daß beim Einschalten die Lichtbogenschutzstücke der mittigen Lichtbogenelektroden durch Stöße beschädigt werden können.

Wird aber ein derartiger Trennschalter, wie vorgesehen, für eine gekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlage eingesetzt, so ergibt sich beim Einschalten des Trennschalters auf Spannung die Gefahr, daß zwischen dem zylindrischen beweglichen Dauerstromkontaktteil und der vorspringenden ringförmigen abbrennfesten Lichtbogenelektrode am stehenden Schaltstück ein Vorüberschlaglichtbogen zündet, ehe die beiden Dauerstromkontaktteile miteinander in Eingriff gelangen. Dies bedeutet, daß der bewegliche Dauerstromkontaktteil durch Lichtbogenfußpunkte beschädigt werden kann, wodurch die Einschalthäufigkeit des Trennschalters begrenzt wird, weil der Dauerstromkontaktteil augewechselt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen als Trenn- oder Erdungsschalter einsetzbaren Schalter für gekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen mit einfachem Aufbau zu schaffen, bei dem der bewegliche Dauerstromkontaktteil nicht vom Vorüberschlaglichtbogen beschädigt werden kann.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung ein ein- oder mehrpoliger Schalter der eingangs beschriebenen Art so ausgebildet, daß bei der Einschaltbewegung zuerst der kürzeste, den Vorüberschlag auslösende Abstand nur zwischen den abbrennfesten Lichtbogenelektroden auftritt und daß danach der Dauerstromkontaktteil am beweglichen Schaltstück nur mit dem Dauerstromkontaktteil am festen Schaltstück zur Stromführung zusammenwirkt. Es ist also eine strikte, während des gesamten Schaltweges wirksam bleibende, räumliche Trennung zwischen den abbrennfesten Lichtbogenelektroden und den Dauerstromkontaktteilen vorgenommen, derart, daß zuerst nur die bewegliche abbrennfeste Lichtbogenelektrode sich der stehenden Lichtbogenelektrode auf einem - im Zünden eines Vorüberschlaglichtbogens möglichen kurzen Abstand nähern kann, der bewegliche Dauerstromkontaktteil aber stets viel weiter entfernt bleibt. Dadurch bildet sich der Vorüberschlaglichtbogen nur zwischen den abbrennfesten Lichtbogenelektroden aus, so daß die Oberfläche der Dauerstromkontaktteile nicht durch Auswirkungen des Lichtbogens beschädigt werden kann. Ein Auswechseln der Dauerstromkontakte ist somit auch bei großer Schalthäufigkeit nicht mehr notwendig.

Es ist zweckmäßig, zwischen der abbrennfesten Lichtbogenelektrode und dem Dauerstromkontaktteil am beweglichen Schaltstück einen Schirm aus weitgehend lichtbogenbeständigem Isolierstoff anzuordnen. Dieser schützt den Dauerstromkontaktteil des beweglichen Schaltstücks durch Abdeckung zusätzlich gegen die Wirkung des Vorüberschlagslichtbogens, der sich nur zwischen den abbrennfesten Lichtbogenelektroden bilden kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich bei einem messerförmigen, beweglichen Schaltstück, wenn die abbrennfeste Liclitbogenelektrode auf der vorderen Stirnseite des beweglichen Schaltstücks

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angeordnet ist und die am stehenden Schaltstück liegende abbrennfeste Lichtbogenelektrode sich in kurzem Abstand zu dem beweglichen abbrennfesten Kontaktteil über die Schaltstrecke erstreckt, die zwischen dem Zünden des Vorüberschlaglichtbogens bis zum Eingriff der Dauer-.

Stromkontaktteile liegt. Die Fußpunkte des Vorüberschlaglichtbogens bleiben somit auf einen Bereich des messer-" förmigen beweglichen Schaltstücks beschränkt, der nicht in Eingriff mit dem festen Dauerstromkontaktteil kommt.

Mit Vorteil kann die Stromzuführung zu der am stehenden Schaltstück angeordneten abbrennfesten Lichtbogenelektrode so geführt sein, daß die beim Vorüberschlaglichtbogen entstehende Strombahn eine von den Dauerstromkontaktteilen weggerichtete Schleife bildet. Dann wird der Vorüberschlaglichtbogen durch elektrodynamische Kräfte von den Dauerstromkontaktteilen weggeblasen. Soll zur Löschung des Vorüberschlaglichtbogens eine Berührung der abbrennfesten Lichtbogenelektroden stattfinden, so empfiehlt es sich, eine von ihnen gefedert zu lagern.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. 2 bis 5 zeigen jeweils schematisch Längsschnitte durch den Schalter in verschiedenen Einschaltstellungen; die Fig. 1 zeigt, ebenfalls schematisch, eine Seitenansicht eines Schalters mit angedeuteten verschiedenen Schaltstellungen des beweglichen Schaltstückes.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen schnellschaltenden Erdungsschalter zum Einsatz in einer gekapselten, insbesondere metallgekapselten, mit SFg druckgasisolierten Hochspannungsschaltanlage, dessen schwenkbar auf einer Antriebswelle 1 angeordnetes bewegliches Schaltstück als Messer ausgebildet ist. Das bewegliche Schaltstück

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weist einen als Dauerstromkontaktteil 3 wirkenden Bereich auf, der unterhalb der vorderen Stirnseite k des Messers liegt und in der Einschaltstellung, wie sie links liegend strichpunktiert angedeutet ist, in Eingriff mit dem Dauerstromkontaktteil 5 des stehenden Schaltstückes 6 gelangt. Dieses besteht außerdem noch aus dem Kontaktträger 7 und der abbrennfesten Lichtbogenelektrode 8 entweder aus kohlenstoffhaltigem Material, wie Graphit, oder aus einer Kupfer-Wolframlegierung.

Auch am beweglichen Schaltstück 2 ist auf der vorderen Stirnseite k eine abbrennfeste Lichtbogenelektrode 9 aus entsprechendem Material angeordnet, die während der Einschaltbewegung des beweglichen Schaltstu " es 2 von der rechts liegend strichpunktiert angedeuteten

Ausschaltstellung nach dem Durchlaufen der erforderlichen Isolierstrecke zuerst in kurzem Abstand vor der Stirnfläche 10 der feststehenden abbrennfesten Lichtbogenelektrode 8 vorbeiläuft, so daß zwischen beiden beim Einschalten auf Spannung ein Vorüberschlaglichtbogen 11 zündet. Die Länge der abbrennfesten Lichtbogenelektrode 8 ist so gewählt, daß von dem Zünden des Vorüberschlaglichtbogens 11 bis zum Eingreifen der Dauerstromkontakte 3 und 5 ineinander der kurze Abstand zwischen den abbrennfesten Lichtbogenelektroden 8 und 9 erhalten bleibt, so daß nur hier der Vorüberschlaglichtbogen 11 stehen kann und somit ein übergreifen auf die Dauerstromkontaktteile 3 bzw. 5 vermieden wird.

Die Stromzuführung über den Kontaktträger 7 zu der abbrennfesten Lichtbogenelektrode 8 am stehenden Schaltstück 6 ist so gewählt, daß durch den Vorüberschlaglichtbogen 11 die in der Fig. 1 gestrichelt angedeutete Stromschleife 17 untersteht, die vom Bereich der Dauerstromkontaktteile 3, 5 weggerichtet ist. Ein auf der vorderen Stirnseite k des beweglichen Schaltstückes 2

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an der abbrennfesten Lichtbogenelektrode 9 angeordneter Schirm 12 aus weitgehend lichtbogenbeständigem Isolierstoff deckt außerdem den Bereich des Dauerstromkontaktteiles 3 gegen den Vorüberschlaglichtbogen 11 ab.

Durch diese besondere konstruktive Ausbildung des Schalters ist sichergestellt, daß der Dauerstromkontaktteil 3 des beweglichen Schaltstückes 2 nicht durch Auswirkungen eines Lichtbogens beim Vorüberschlag beschä-TO digt werden kann, weil eine strikte räumliche Trennung beider Kontaktbereiche während der ganzen Einschaltbewegung gegeben ist. Der kürzeste Abstand tritt zuerst nur zwischen den abbrennfesten Lichtbogenelektroden 8 bzw. 9 auf.

In der Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen beibehalten wurden. Hier ist das bewegliche Schaltstück 2 sowohl im Bereich des Dauerstrom-' kontaktteiles 3 als auch im Bereich der abbrennfesten Lichtbogenelektrode 9 rohrförmig ausgebildet. Die abbrennfeste Lichtbogenelektrode 9 ist hier ebenfalls an der vorderen Stirnseite 4 des beweglichen Schaltstückes 2 angeordnet und auf ihrer Innenseite liegt der ebenfalls zylindrisch ausgebildete Schirm 12 aus lichtbogenbeständigem Isolierstoff, der langer als die abbrennfeste Lichtbogenelektrode 9 ist.

Das stehende Schaltstück 6 besteht aus einem als Dauerstromkontaktteil 5 ausgebildeten Lamellenkontakt, der von einer rohrförmigen, abbrennfesten Lichtbogenelektrode 8 umgeben ist, die in Richtung auf das bewegliche Schaltstück 2 über den stehenden Dauerstromkontaktteil 5 hervorspringt. Bei der Einschaltbewegung, deren Richtung durch einen Pfeil angedeutet ist, nähert sich das bewegliche Schaltstück 2 dem stehenden Schaltstück 6 und

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bei einem gewissen kurzen Abstand zwischen der abbrennfesten Lichtbogenelektrode 8 und 9 tritt beim Einschalten auf Spannung die Zündung des Vorüberschlaglichtbogens 11 auf. Dabei schützt der Schirm 12 die im Innenraum liegenden Dauerstromkontaktteile 3,5 gegen die Einwirkung des Vorüberschlaglichtbogens 11, wie Strahlung und Spratzen. Der Lamellenkontakt, der den Dauerstromkontaktteil 5 des stehenden Schaltstückes 6 bildet, gelangt schließlich in Eingriff mit der Innenwand des rohrförmigen

TO Dauerstromkontaktteiles 3 des beweglichen Schaltstückes 2, wodurch der Vorüberschlaglichtbogen 11 kurzgeschlossen wird und erlischt. Da zwischen diesen in Eingriff miteinander gelangenden Flächen keinerlei Lichtbogen aufgetreten ist, kann ein derartiger Schalter sehr hc „ Schalt-

\5 zahlen ohne Beschädigung der Dauerstromkontakte 3 und 5 erreichen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein weiteres, etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem ebenfalls für gleiche Teile gleiche Bezugszahlen beibehalten wurden. Hier besteht das stehende Schaltstück 6 aus einem den Dauerstromkontaktteil 5 bildenden Lamellenkontakt mit innenliegender Kontaktfläche, der von einem Zylinder 13 umgeben ist, auf dessen vorderer Stirnfläche 14 die ringförmig ausgebildete, stehende, abbrennfeste Lichtbogen, elekrode 8 angeordnet ist. Das bewegliche Schaltstück 2 besteht aus einem außenliegenden Rohr 15, das auf seiner vorderen Stirnfläche 16 die abbrennfeste Lichtbogenelektrode 9 trägt. Ihre Innenfläche ist durch einen zylindrischen Schirm 12 aus lichtbogenbeständigem Isolierstoff abgedeckt. Im Innern des Rohres 15 liegt -weiterhin der den Dauerstromkontaktteil 3 des beweglichen Schaltstückes 2 bildende Schaltstift.

Während des in Fig. 4 dargestellten EinschaltVorganges bewegt sich zunächst das Rohr 15 mit der abbrennfesten

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Lichtbogenelektrode 9 auf das stehende Schaltstück 6 zu, bis infolge der anstehenden Spannung zwischen beiden abbrennfesten Lichtbogenelektroden 8 und 9 der Vorüberschlaglichtbogen 11 zündet. Dessen Auswirkungen auf den Innenraum sind durch den innenliegenden zylindrischen Schirm 12 verhindert. Außerdem treibt eine nach außen gerichtete Stromschleife den Vorüberschlaglichtbogen noch zusätzlich vom Innenraum weg. Danach bewegt sich der innenliegende Schaltstift, der den Dauerstromkontaktteil 3 bildet, verzögert auf das stehende Schaltstück zu, bis es in Eingriff (Figur k) mit dem dortigen als Lamellenkontakt ausgebildeten Dauerstromkontaktteil 5 gelangt und der Vorüberschlaglichtbogen erlischt. Auch hier ist durch die räumliche Trennung zu den abbrennfesten Lichtbogenelektroden 8 und 9 vermieden, daß die Dauerstromkontaktteile 3 bzw. 5 durch Lichtbogenauswirkungen beschädigt werden können.

5 Patentansprüche
5 Figuren

Leerseite

Claims (5)

1. VPA 81 P 3758 DE

   Patentansprüche

   (Y) Ein- oder mehrpoliger Schalter für gekapselte, druckgasisolierte Hochspannungsschaltanlagen mit jeweils einem stehenden und einem beweglichen Schaltstück, an denen Kontaktteile zur Führung des Dauerstromes in geschlossenem Zustand und dazu benachbart liegende, getrennte, ring- oder stiftförmige Lichtbogenelektroden aus abbrennfestem Material angeordnet sind, wobei die abbrennfeste Lichtbogenelektrode am stehenden Schaltstück über den Dauerstromkontaktteil in Richtung auf das bewegliche Schaltstück vorspringt,dadurch gekenn zeichnet , daß bei der Einschaltbewegung zuerst der kürzeste, den Vorüberschlag auslösende Abstind nur zwischen den abbrennfesten Lichtbogenelektroden (8,9) auftritt; und daß danach der Dauerstromkontaktteil (3) am beweglichen Schaltstück (2) nur mit dem Dauerstromkontaktteil (5) am stehenden Schaltstück (6) zur Stromführung zusammenwirkt.
2. 2. Ein- oder mehrpoliger Schalter nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der abbrennfesten Lichtbogenelektrode (9) und dem Dauerstromkontaktteil (3) am beweglichen Schaltstück (2) ein Schirm (12) aus weitgehend lichtbogenbeständigem Isolierstoff angeordnet ist.
3. 3. Ein- oder mehrpoliger Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem messerförmigen beweglichen Schaltstück (2) die abbrennfeste Lichtbogenelektrode (9) auf der vorderen Stirnseite (4) angeordnet ist und daß die am stehenden Schaltstück (6) liegende abbrennfeste Lichtbogenelektrode (8) sich in"kurzem Abstand zu der in Einschalt-

   VPA 81 P 3758 DE bewegung befindlichen abbrennfesten Lichtbogenelektrode (9) über die Schaltstrecke erstrecket, die zwischen dem Zünden des Vorüberschlaglichtbogens (11) bis zum. Eingriff der Dauerstromkontaktteile (3,5) liegt.
4. 4. Ein- oder mehrpoliger Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zu der am stehenden Schaltstück (6) angeordneten abbrennfesten Lichtbogenelektrode (8) so geführt ist, daß die beim Vorüberschlaglichtbogen (11) entstehende Strombahn eine von den Dauerstromkontaktteilen (3,5) weggerichtete Schleife bildet.
5. 5. Ein- oder mehrpoliger Schalter nach Anspruch 1 oder 3," dadurch gekennzeichnet, daß eine •J5 der abbrennfesten Lichtbogenelektroden (8,9) gefedert gelagert ist und die andere beim Einschalten berührt.