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DE3201646A1 - Controllable pulse-compression device for high-voltage compressed-gas switching chambers - Google Patents

Controllable pulse-compression device for high-voltage compressed-gas switching chambers

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DE3201646A1
DE3201646A1 DE19823201646 DE3201646A DE3201646A1 DE 3201646 A1 DE3201646 A1 DE 3201646A1 DE 19823201646 DE19823201646 DE 19823201646 DE 3201646 A DE3201646 A DE 3201646A DE 3201646 A1 DE3201646 A1 DE 3201646A1
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wall
cylinder
piston
gas
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DE19823201646
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Ernst Prof. Dr.techn.habil. 1000 Berlin Slamecka
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Abstract

In order considerably to reduce the drive energy for SF6 switches with autocompression of the extinguishing gas, the procedure is as follows: initially, two compression spaces which are in general different are produced. Then, when a switch-off occurs in a first compression space, the extinguishing gas is compressed at the same time as the switching-off movement. The magnitude of this first compression is, however, still relatively small. A second compression space does not become involved in the compression of the extinguishing gas until shortly before the minimum extinguishing distance, that is to say delayed in time with respect to the start of the switching movement. At the same time, kinetic energy is transformed into potential energy. This is caused by, for example, longitudinal gaps in the wall of the second compression space. The start of the main compression can be controlled by the length of these gaps. Towards the end of the compression movement in the second compression space, the associated compression piston latches firmly onto the wall of this space. In consequence, the switch drive is relieved of stress from the compression pressure. In one embodiment variation, the controllable gas outlet is implemented by means of an annular gap between the gas outlet tube (3) and the wall of the opening in the base of the compression cylinder (1). <IMAGE>

Description

Steuerbare Impuls-Kompressionseinrichtung für RochspannungsControllable pulse compression device for high voltage

Druckgasschaltkammern Gegenstand der Erfindung bie Erfindung betrifft das Kompressionssystem insbesondere von Hochspannungsschaltkammern mit S26-Gas als Mittel zur Beströmung, das heißt Kühlung und Entionisierung, des Schaltlichtbogens.Compressed gas switching chambers The invention relates to the invention the compression system in particular of high-voltage switching chambers with S26 gas as Means for flow, i.e. cooling and deionization, of the switching arc.

Der Druck des Löschgases wird während der Ausschaltung durch den Schalterantrieb selbst erzeugt.The pressure of the extinguishing gas is reduced by the switch drive during the switch-off self-generated.

Stand der Technik Es ist bekannt, bei der Ausschaltung eines SS6-Autokompressionsschalters zur Verkürzung der Kompressionszeit in der Schaltkammer auch den Kompressionskolben bewegbar auszuoiiden, DE-PS 19 66 973.Background Art It is known to turn off an SS6 auto-compression switch also use the compression piston to shorten the compression time in the switching chamber Ausoiiden movable, DE-PS 19 66 973.

Im Verlauf der weiteren Entwicklung wurde zunachst ein ein Stufenkolben mit einer feststehenden und einer bewegbaren Stufe, angeordnet in einem einzigen Kompressionszylinder, vorgeschlagen, DE-OS 23 61 687, und später noch ein Kompressionssystem mit zwei Kompressionskolben, einem feststehenden und einem bewegbaren, beide ebenfalls untergebracht in einem einzigen Kompressionszylinder, DE-AS 27 41 357.In the course of further development, a a Stepped piston with a fixed and a movable step, arranged in one single compression cylinder, proposed DE-OS 23 61 687, and later another Compression system with two compression pistons, one fixed and one movable, both also housed in a single compression cylinder, DE-AS 27 41 357

In einer besonders vorteilhaften neueren Ausführung, Patentanmeldung P 31 24 075.5, werden nicht nur zwei unterschiedliche Kompressionskolben sondern auch zwei ihnen zugeordnete unterschiedliche Kompressionszylinder verwendet. So entsteht ein Kompressionssystem mit zwei selbständigen Kompressionseinheiten, mit denen sich auch höchste Anforderungen an die Schaltereigenschaften erfüllen lassen.In a particularly advantageous newer version, patent application P 31 24 075.5, are not just two different compression pistons but also uses two different compression cylinders assigned to them. So creates a compression system with two independent compression units, with which can also meet the highest demands on switch properties.

In allen diesen Fällen setzt jedoch die Kompression des Löschgases bereits mit dem Beginn des Ausschalthubs ein.In all these cases, however, the compression of the extinguishing gas continues on with the start of the switch-off stroke.

Als Folge solcher Gleichzeitigkeit der Vorgänge muß der Schalterantrieb nicht nur für die Beschleunigung der bewegten Konstruktionsteile der Schalteinrichtung sondern auch noch für die Gaskompression die Energie liefern.As a result of such simultaneity of the processes, the switch drive not only for the acceleration of the moving structural parts of the switching device but also supply the energy for gas compression.

Dementsprechend ist der Schalterantrieb aufwendig in den Kosten.Accordingly, the switch drive is expensive.

Es ist daher nützlich, Massenbeschleunigung und Gaskompression nicht gleichzeitig sondern zeitlich gestaffei durchzuführen.It is therefore useful not to mass acceleration and gas compression to be carried out at the same time but at different times.

enn die Gaskompression erst nach der Massenb schleunigung einsetzt, läßt sich auch ein Teil der kinetischen Energie in potentielle Kompressionsenergie umwandeln.hen the gas compression only starts after the mass acceleration, Part of the kinetic energy can also be converted into potential compression energy convert.

Zur Realisierung dieser Erkenntnis wurde ein besonderes trieb für den Antrieb von Kompressionszylinder und Kompressionskolben vorgeschlagen, DE-OS 29 14 033.To realize this knowledge, a special drive was created for proposed the drive of the compression cylinder and compression piston, DE-OS 29 14 033.

Ein Getriebe ist jedoch als vielteiliges und massebehaftetes Gebilde mit grundsätzlichen Nachteilen verschiedener natur behaftet. Hinzu kommt, daß sich mit einem Getriebe der Einsatzpunkt der Kompression nur ungenau ansteuern läßt.However, a transmission is a multi-part and mass structure afflicted with fundamental disadvantages of various nature. Added to that is that with a gearbox, the compression point can only be approached imprecisely.

Aufgabe der Erfindung Im wesentlichen geht es darum, zur Vermeidung der genannten Nachteile folgende Aufgaben zu lösen: Ohne Inanspruchnahme eines Getriebesystems soll die Kompression des Löschgases gegenüber dem Beginn des Ausschalthubes verzögert einsetzen, für die Kompression des Löschgases wenigstens ein Teil der bewegten Schaltmassen in potentielle Energie des Gasdrucks transformiert werden, gegen Ende des Kompressionshubes des bewegbaren Kompressionskolbens zwischen diesem Kolben und dem ihm zugeordneten Kompressionszylinder eine Rastverbindung hergestellt werden.The object of the invention is essentially about avoidance the disadvantages mentioned to solve the following tasks: Without using a transmission system should delay the compression of the extinguishing gas compared to the start of the switch-off stroke insert, for the compression of the extinguishing gas at least part of the moving switching masses be transformed into potential energy of the gas pressure towards the end of the compression stroke of the movable compression piston between this piston and the one associated with it Compression cylinder a locking connection can be made.

Darstellung der Erfindung Die Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 und in den nachfolgenden Patentansprüchen definierten kennzeicnnenden Merkmale sowie ein diese Merkmale erlauterr.des Ausführungsbeispiel dargestellt.Presentation of the invention The invention is defined by the claims 1 and the characterizing features defined in the following claims as well as an explanation of these features of the exemplary embodiment.

Ausführungsbeispiel Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Längsschnitt durch eine Schaltkammer, die erfindungsgemäß mit einer steuerbaren Impulskompressionseinrichtung ohne mechanisches Getriebe ausgerüstet ist.Exemplary embodiment The exemplary embodiment shows a longitudinal section by a switching chamber, according to the invention with a controllable pulse compression device is equipped without a mechanical transmission.

Links von der Mittellinie sieht man den eingeschalteten Zustand, rechts davon den ausgeschalteten.On the left of the center line you can see the switched-on state, on the right of which the switched off.

Als Kernstück enthält die Schaltkammer ein Doppeldüsensystem, das vorteilhaft aus einer Leitstoffdüse (4) mit anschließendem Gasabströmrohr (3) und aus einer Isolierstoffdiese (5) mit anschließendem Gasabströmrohr aus Isolierstoff (9) besteht.The core of the switching chamber is a double nozzle system that advantageously from a conductive substance nozzle (4) with a subsequent gas discharge pipe (3) and from an insulating material die (5) with a subsequent gas discharge pipe made from insulating material (9) exists.

3eide Düsen umgibt ein erster Kompressionszylinder (1) aus Isolierstoff. Dieser Zylinder wird von einem Konstruktionsteil getragen, das durch die Zusammenfassung eines zweiten Kompressionszylinders und eines bewegbaren Dauerstromschaltstücks entstanden ist (11).Both nozzles are surrounded by a first compression cylinder (1) made of insulating material. This cylinder is supported by a structural part, which is through the summary a second compression cylinder and a movable continuous current contact was created (11).

Mit dieser Baugruppe ist auch das Lichtbogenschaltstück (8) mechanisch starr und elektrisch kurzschlußstromfest verbunden.The arc switch (8) is also mechanical with this assembly rigid and electrically short-circuit current-proof connected.

Zwei feststehende Dauerstromschaltstücke (2,12) haben Kontakt mit dem bewegbarem Dauerstromschaltstck, Konzentrisch um die Isolierstoffdüse angeordnet ist ein feststehender Kompressionskolben (6) aus Isolierstoff.Two fixed permanent current contacts (2,12) are in contact with the movable continuous current switch, arranged concentrically around the insulating nozzle is a fixed compression piston (6) made of insulating material.

dieser Kolben bildet gemeinsam mit dem ersten Kompressionszylinder (1) den Kompressionsraum (A).this piston forms together with the first compression cylinder (1) the compression space (A).

Einen Kompressionsraum (B) schließen der zweite aus Metall hergestellte Kompressionszylinder (11), der zugehörige Zylinderboden (16) und der beweg- und rastbare Kompressionskolben (17) ein.One compression chamber (B) is closed by the second made of metal Compression cylinder (11), the associated cylinder base (16) and the moving and lockable compression piston (17).

Dieser Kompressionskolben ist mit einer Rastvorrichtung versehen, deren Anpreßdruck in vorteilhafter Weise durch den Druck des komprimierten Löschgases verstärkt wird, Gehalten wird der rastbare Kompressionskolben (17) von den Kolbenstangen (18). In Vertiefungen, die an diesen Stangen angebracht sind, greifen Rastvorrichtungen (15) ein.This compression piston is equipped with a locking device Mistake, their contact pressure in an advantageous manner by the pressure of the compressed extinguishing gas is reinforced, the locking compression piston (17) is held by the piston rods (18). Latching devices engage in recesses that are attached to these rods (15) a.

Ein Gaskanal (7) verbindet die Räume (A) und (B). In der Ausführung links von der Mittellinie ist an der dem Raum (3) zugewandten Seite ein Ventilschieber (10) angebracht Bei der Variante rechts von der Mittellinie wurde vorteilhaft auf dieses Konstruktionselement verzichtet. Dafür ist dort die Leitstoffdüse (4) mit einem gegenüber dem Abströmrohr (3) vergrößertem Außenwanddurchmesser ausgeführt. Dadurch entsteht zwischen dem Abströmrohr (3) und der Wand der Öffnung im Boden des eingeschalteten Kompressionszylinders ein Ringspalt, Damit läßt sich der Einsatz der Ifflpulskompression steuern.A gas duct (7) connects rooms (A) and (B). In execution to the left of the center line is a valve slide on the side facing the space (3) (10) attached In the variant to the right of the center line, it was advantageous to this construction element is omitted. The conductive nozzle (4) is there for this an enlarged outer wall diameter compared to the discharge pipe (3). This creates the opening in the floor between the discharge pipe (3) and the wall of the activated compression cylinder creates an annular gap, so that the use control the Iffl pulse compression.

In der Wand des zweiten Kompressionszylinders (11) in der Ausführung links von der Mittellinie sind Längsspalte (14) vorgesehen. Durch ihre Länge läßt sich der Einsatz der Impulskompression steuern.In the wall of the second compression cylinder (11) in the execution longitudinal gaps (14) are provided to the left of the center line. Lets by its length control the use of pulse compression.

Wirkungsweise Bei einer Ausschaltung wird zuerst das Löschgas im Kompressionsraum (A) verdichtet. Der noch geringe Verdichtungsgrad läßt sich durch den Ventilschieber (10) optimal einstellen.Mode of operation When switched off, the extinguishing gas is first in the compression room (A) condensed. The still low degree of compression can be controlled by the valve slide (10) set optimally.

Außerhalb dieses Raumes löst sich das bewegbare Dauerstromschaltstück (11) vom feststehenden Dauerstromschaltstück (2).Outside of this space, the movable permanent current contact is released (11) from the fixed continuous current switch (2).

Dabei kommutiert der zu unterbrechende Strom auf das Lichtbogenschaltstück (8).The current to be interrupted commutates on the arcing contact (8th).

Im Kompressionsraum (3) wird während dieser Zeit noch kein Löschgas verdichtet, weil dieses Gas erfindungsgemäß durch den Längsspalt (14) abströmen kann.During this time there is no extinguishing gas in the compression chamber (3) compressed because of this gas according to the invention through the longitudinal gap (14) can flow off.

Erst wenn im weiteren Verlauf des Ausschalthubes der öffnungslose Wandbereich des zweiten Kompressionszylinders über den festgerasteten Kompressionskolben (17) gleitet, setzt die Gaskompression impulsartig ein. Das verdichtete Gas strömt an dem geöffneten Ventilschieber (10) vorbei durch den Verbindungskanal (7) in den Kompressionsraum (A) und erhöht darin die Dichte des Löschgases.Only when the open-ended one in the further course of the switch-off stroke Wall area of the second compression cylinder over the locked compression piston (17) slides, gas compression begins in a pulsed manner. The compressed gas flows past the open valve slide (10) through the connecting channel (7) into the Compression chamber (A) and increases the density of the extinguishing gas in it.

In diesem Zeitbereich hat das Lichtbogenschaltstück (8) bereits den Kontakt mit der Leitstoffdüse (4) gelöst und vorteilhaft im Innenraum dieser Düse einen Lichtbogen gezogen.In this time range, the arc switch (8) already has the Contact with the conductive substance nozzle (4) is released and advantageously in the interior of this nozzle drawn an arc.

Dieser Lichtbogen wird vom verdichteten Löschgas umströmt und dabei so intensiv gekühlt, daß er erlischt.This arc is flowed around by the compressed extinguishing gas and thereby cooled so intensely that it goes out.

Im Lichtbogenzeitintervall der Stromunterbrechung wird der Druck im Kompressionsraum (A) und in dem damit kommunizierenden Kompressionsraum (B) durch die Lichtbogenenergie noch zusätzlich erhöht. Um den Schalterantrieb davon zu entlasten, daß er gegen diesen hohen Druck arbeiten muß, rastet der Kompressionskolben (17) kurz bevor er durch den zweiten Kompressionszylinder mitgeführt wird in der Innenwand dieses Zylinders ein.In the arc time interval of the power interruption, the pressure in Compression space (A) and in the compression space (B) that communicates with it the arc energy is additionally increased. To relieve the switch drive, that it has to work against this high pressure, the compression piston (17) engages shortly before it is carried along by the second compression cylinder in the inner wall this cylinder.

Damit ist eine nach außen kraftneutrale Druckkammer geschaffen.This creates an outwardly force-neutral pressure chamber.

In der Schaltkammerausführung rechts von der Mittel..~nie wird im nun spaltfreien Kompressionsraum (B) das I;ösc7 gas trotzdem nicht gleich zu Beginn des Schalthubes verdicht t, denn es kann in den Kompressionsraum (A) abströmen, und dieser Raum ist anfänglich über den Ringspalt zwischen der Wand der Öffnung im Boden des ersten Kompressionszylinder (1) und dem Abströmrohr (3) mit dem Außenraum verbunden.In the switching chamber version to the right of the center .. ~ never is im now gap-free compression space (B) the I; ösc7 gas nevertheless not right at the beginning of the switching stroke, because it can flow out into the compression chamber (A), and this space is initially across the annular gap between the wall of the opening in the bottom of the first compression cylinder (1) and the outflow pipe (3) with the outside space tied together.

Die Impulskompression setzt erst ein, sobald der Abström-Ringspalt sich schließt, und zwar dadurch, daß die Bodenöffnung im Kompressionszylinder den Bereich des Abströmrohrs verläßt und über die erhöhte Außenwand der Düse (4) gleitet.The pulse compression only starts as soon as the outflow annular gap closes, in that the bottom opening in the compression cylinder Leaves the area of the discharge pipe and slides over the raised outer wall of the nozzle (4).

Konstruktiver Vorteil: der Ventilschieber (10) entfällt.Constructive advantage: the valve slide (10) is not required.

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Claims (5)

Pat entansprü che S SteuerbareImpulskompressionseinrichtung für Hochspannungsschaltkammern, mit einem einzigen Kompressionszylinder und mit einem bewegbaren Kompressionskolben, oder mit einem einzigen Kompressionszylinder und mit einem Kompre ssions-Stuf enkolb en mit einer feststehenden und mit einer bewegbaren Stufe, oder mit einem einzigen Kompressionszylinder und mit zwei Kompressionskolben, von denen der eine feststeht und der andere bewegbar ist, oder mit zwei Kompressionszylindern und ihnen zugeordnet einem feststehenden und einem bewegbaren Kompressionskolben, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Zeitintervall einer Ausschaltung Löschgas in einem Kompressionsraum (A) oder in zwei Kompressionsräumen (A) und (B) auf einen Druck Pj verdichtet wird, daß in einem zweiten Zeitintervall einer Ausschaltung Löschgas in einem Kompressionsraum (A) oder in zwei Kompressionsräumen (A) und (B) auf einen Druck verdichtet wird, und daß der Druck p2 größer ist als der Druck P1 Patent claims S Controllable pulse compression device for high-voltage switching chambers, with a single compression cylinder and with a movable compression piston, or with a single compression cylinder and with a compression step piston s with a fixed and a movable step, or with a single step Compression cylinder and with two compression pistons, one of which is fixed and the other is movable, or with two compression cylinders and associated with them a fixed and a movable compression piston, characterized in, that in a first time interval of switching off extinguishing gas in a compression chamber (A) or in two compression spaces (A) and (B) is compressed to a pressure Pj, that in a second time interval of switching off extinguishing gas in a compression chamber (A) or in two compression chambers (A) and (B) is compressed to one pressure, and that the pressure p2 is greater than the pressure P1 2. Steuerbare Impulskompressionseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand eines Kompressionszylinders (ii) in zwei Bereiche unterteilt ist, wobei ein erster Bereich ffnungen (14) aufweist und ein zweiter Bereich keine Öffnungen besitzt, und daß während einer Ausschaltbewegung des Eompressionszylinders zuerst sein Wandbereich mit Öffnungen über einen Kompressionskolben (17) hinweggleitet und anschliessend unter Bildung einer Dichtfläche sein wandbereich ohne Öffnungen.2. Controllable pulse compression device according to claim 1, characterized in that the wall of a compression cylinder (ii) is divided into two areas, a first area having openings (14) and a second area has no openings, and that during a disconnection movement of the eompression cylinder first its wall area with openings via a compression piston (17) slides away and then his wall area to form a sealing surface without openings. 3. Steuerbare Impulskompressionseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser eines Gasabströmrohres (9) im Bereich eines Kompressionsraumes (B) von einem kleinerem Wert auf einen größeren Wert übergeht, und daß während einer Ausschaltbewegung eines Kompressionszylinders (11) die Öffnung im Boden (16) dieses Zylinders zuerst über den Bereich des Gasabströmrohres mit dem kleineren Außendurchmesser unter Bildung eines Ringspaltes hinweggleitet und anschließend unter Bildung einer Dichtfläche über den Bereich mit dem größeren Außendurchmesser.3. Controllable pulse compression device according to claim 1, characterized in that the outside diameter of a gas discharge pipe (9) is in the range of a compression space (B) changes from a smaller value to a larger value, and that during a disconnection movement of a compression cylinder (11) the opening in the bottom (16) of this cylinder first over the area of the gas discharge pipe the smaller outer diameter slides to form an annular gap and then forming a sealing surface over the area with the larger outer diameter. 4. Steuerbare Impulskompressionseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Außenwand einer Düse (4) oder eines Bereiches dieser Außenwand größer ist als der Durchmesser eines anschließenden Gasabströmrohres (3), daß Düse und Gasabströmrohr von einem Kompressionszylinder (1) umgeben sind, daß zwischen der Wand einer Öffnung im Boden des Kompressionszylinders und der Außenoberfläche des Gasabströmrohres oder der Außenoberflächen des Gasabströmrohres und eines Teilbereichs der ))ttse ein Ringspalt entsteht, und daß während einer Ausschaltbewegung des Eompressionszylinders der Ringspalt in eine Dichtfläche übergeht.4. Controllable pulse compression device according to claim 1, characterized in that the diameter of the outer wall of a nozzle (4) or one Area of this outer wall is larger than the diameter of an adjoining gas discharge pipe (3), that nozzle and gas discharge pipe from a compression cylinder (1) are surrounded that between the wall of an opening in the bottom of the compression cylinder and the outer surface of the gas exhaust pipe or the outer surfaces of the gas exhaust pipe and a portion of the)) ttse an annular gap is formed, and that during a Switch-off movement of the compression cylinder, the annular gap merges into a sealing surface. 5. Steuerbare Impulakompressionseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf einer Ausschaltung ein bewegbarer gompressionskolben (17) an der Wand eines über ihn hinweggleitenden Kompressionszylinders (11) festrästet, und daß während einer Einschaltung die Rastverbindung zwischen Kompressionszylinder und Kompressionskolben sich löst.5. Controllable pulse compression device according to claim 1, characterized in that in the course of a disconnection a movable compression piston (17) is fixed to the wall of a compression cylinder (11) sliding over it, and that the locking connection between the compression cylinder during a switch-on and compression piston loosens.
DE19823201646 1981-03-30 1982-01-18 Controllable pulse-compression device for high-voltage compressed-gas switching chambers Withdrawn DE3201646A1 (en)

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