DE3344643A1 - Vacuum switching tube for medium-voltage switching apparatuses - Google Patents
Vacuum switching tube for medium-voltage switching apparatusesInfo
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Abstract
Description
Vakuumschaltröhre für Mittelspannunasschaltqeräte.Vacuum interrupter for medium-voltage switchgear.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre für Mittelspannungsschaltgeräte nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Schaltröhre ist beispielsweise aus der DE-AS 26 33 543 zu entnehmen. Dort ist das Gehäuse aus zwei zylinderförmigen Isolierstoffteilen zusammengesetzt, mit deren einander gegenüberliegenden Stirnseiten ein Metallring vakuumdicht verbunden ist, welcher gleichzeitig als Halterung für einen zylinderförmigen Dampfschirm dient.The present invention relates to a vacuum interrupter for medium-voltage switching devices according to the preamble of claim 1. Such a switching tube is for example from DE-AS 26 33 543 can be found. There the housing is made up of two cylindrical ones Composite insulation parts, with their opposite end faces a metal ring is connected in a vacuum-tight manner, which also serves as a holder for a cylindrical vapor screen is used.
Daneben sind Vakuumschaltröhren bekannt und üblich, bei denen das Gehäuse im Bereich der Schaltkontakte eine metallische Schaltkammer bildet und bei denen sich in axialer Richtung an diese Schaltkammer beidseitig Isolierstoffteile mit geringerem Durchmesser anschließen.In addition, vacuum interrupters are known and common in which the Housing in the area of the switching contacts forms a metallic switching chamber and at which are made of insulating material on both sides of this switching chamber in the axial direction Connect with a smaller diameter.
Diese Ausführungsform hat sich bei Vakuumschaltröhren für Mittelspannungsgeräte und Anlagen, die Betriebsspannungen zwischen etwa 7kV und 36kV schalten können müssen, weitgehend durchgesetztO Diese Ausführungsform ist bereits relativ klein und durch die Möglichkeit, zylinderförmige Isolierstoffteile mit relativ kleinem Durchmesser zu verwenden, auch relativ kostengünstig.This embodiment has proven itself in vacuum interrupters for medium-voltage devices and systems that must be able to switch operating voltages between around 7kV and 36kV, largely enforcedO This embodiment is already relatively small and well-engineered the possibility of cylindrical insulating parts with a relatively small diameter to use, also relatively inexpensive.
Demgegenüber besteht die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, in einer weiteren Verkürzung der Vakuumschaltröhren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und in einer Erhöhung der mechanischen Festigkeit, ohne daß der Polmittenabstand vergrößert werden muß, und in einer kostengünstigeren Gestaltung der Schaltröhre Unter "Polmittenabstand" wird der Abstand zwischen den Rotationsachsen der Schaltkontakte von zwei z.B. in einem Vakuumschalter benachbarten Schaltröhren verstanden.In contrast, there is the object on which the present invention is based, in a further shortening of the vacuum interrupters according to the preamble of patent claim 1 and in an increase in mechanical strength without affecting the pole center distance must be enlarged, and in a cheaper design of the interrupter "Pole center distance" shows the distance between the rotation axes of the switching contacts of two E.g. in a vacuum switch adjacent switching tubes Understood.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre weist gegenüber Röhren mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Gehäuse den Vorteil einer Reduzierung der Herstellungskosten auf, da spannungsabhängige Mindestabstände zwischen den Kontakten und dem die Kontakte umgebenden Dampfschirm eingehalten werden müssen, so daß dort vakuumfeste Isolatoren mit großem Durchmesser erforderlich sind. Solche Isolatoren sind teuer. Ein weiterer Vorteil gegenüber Röhren der angegebenen Art besteht in einer Verkleinerung des zulässigen Polmittenabstandes. Dieser ist unter anderem durch die Neigung zu Überschlägen zwischen benachbarten Schaltröhren bestimmt und wächst insbesondere mit dem Durchmesser der mit den Kontakten elektrisch leitend verbundenen Flanschen an den Stirnseiten der Isolierstoffteile.This object is achieved by the characterizing features of patent claim 1 solved. A vacuum interrupter according to the invention has opposite tubes with a substantially cylindrical housing has the advantage of reducing manufacturing costs because voltage-dependent minimum distances between the contacts and the contacts surrounding vapor shield must be adhered to, so that there are vacuum-tight isolators large diameter are required. Such isolators are expensive. Another The advantage over tubes of the specified type is a reduction in size permissible pole center distance. This is due, among other things, to the tendency to rollover determined between adjacent interrupters and grows in particular with the diameter the flanges connected to the contacts in an electrically conductive manner on the end faces the insulating material.
Gegenüber Vakuumschaltröhren mit einer metallischen Schaltkammer und daran in axialer Richtung beidseitig anschließenden Isolatoren mit kleinerem Durchmesser, die z.B. aus der DE-OS 27 17 562 bekannt sind, besitzt die erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre den Vorteil eines kürzeren und stabileren Aufbaues. Durch die Verkleinerung aller Teile um die Länge der Schaltkammer ist trotz der gegenüber den kleineren Isolatoren der bekannten Ausführungsform teueren, sich verjüngenden Isolatoren eine Kostenersparnis möglich.Compared to vacuum interrupters with a metallic switching chamber and insulators with a smaller diameter connected to it on both sides in the axial direction, which are known e.g. from DE-OS 27 17 562, has the vacuum interrupter according to the invention the advantage of a shorter and more stable structure. By downsizing everyone Parts around the length of the switching chamber is in spite of being compared to the smaller isolators of the known embodiment, expensive, tapered isolators are a cost saving possible.
Durch diese Ausführungsform wird auch die Empfindlichkeit gegenüber seitlich angreifenden Stromkräften und die Empfindlichkeit gegenüber einer Knickung infolge der erforderlichen sehr hohen Kontaktdrticke erheblich verringert, da die Baulänge der Schaltröhre nicht mehr wesentlich größer zu sein braucht, als durch die vorgeschriebene Schlagweiten, d.h. die erforderlichen Isolierstrecken zwischen spannungsführenden Teilen entgegengesetzter Polarität, erforderlich ist.This embodiment also increases the sensitivity to laterally acting current forces and the sensitivity to a kink considerably reduced due to the very high contact thickness required, there the overall length of the interrupter no longer needs to be significantly greater than through the prescribed pitch, i.e. the required insulating distances between live parts of opposite polarity.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Verlustleistung in den Kontaktbolzen reduziert, die Erwärmung beim Stromdurchgang ist geringer und die kritischen Vorschriften über die maximal zulässige Übertemperatur im Bereich der Schaltröhren ist leichter zu erfüllen.In the embodiment according to the invention, the power loss is reduced in the contact pin, the heating during the passage of current is lower and the critical regulations on the maximum permissible overtemperature in the area the interrupters is easier to meet.
Die relativ kurzen Kontaktbolzen können Stromkräfte von einigen 1000N, z.B.. von Nachbarphasen in einem Mittelspannungsschaltgerät, leichter aufnehmen, das Biegemoment ist entsprechend der Verkürzung des Strompfades geringer, die benötigten Beschleunigungskräfte sind aufgrund der kleineren bewegten Massen geringer.The relatively short contact pins can withstand current forces of several 1000N, E.g. from neighboring phases in a medium-voltage switchgear, easier to record, the bending moment is lower corresponding to the shortening of the current path, the required Acceleration forces are lower due to the smaller moving masses.
Vorteilhaft sind die Isolierstoffteile kegelstumpfförmig ausgebildet. Dabei ergibt sich eine ausreichende Spannungsfestigkeit, wenn die Summe der Mantellinien der beiden Kegelstümpfe gleich oder größer ist als die für den Vakuumschalter erforderliche Schlagweite.The insulating material parts are advantageously designed in the shape of a truncated cone. This results in sufficient dielectric strength if the sum of the surface lines of the two truncated cones is equal to or larger than that required for the vacuum switch Striking distance.
Vorteilhaft weist der Dampfschirm zumindest einen Befestigungsflansch auf, welcher zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der beiden Isolierstoffteile liegt und mit diesen vakuumdicht verbunden ist. Dabei können die Isolierstoffteile aus den üblichen Werkstoffen, wie Keramik, insbesondere Aluminiumoxidkeramik bestehen und durch Hartlöten mit den anschließenden Teilen des Gehäuses vakuumdicht verbunden sein.The steam shield advantageously has at least one fastening flange on, which between the facing end faces of the two insulating material parts and is connected to these in a vacuum-tight manner. The insulating material parts consist of the usual materials such as ceramics, in particular aluminum oxide ceramics and connected by brazing to the adjoining parts of the housing in a vacuum-tight manner be.
Der Dampfschirm weist vorteilhaft auch bei der größten im Betrieb vorgesehenen Öffnung der Schaltkontakte von beiden Schaltkontakten einen größeren Abstand auf als die beiden Schaltkontakte voneinander.The steam screen is advantageous even with the largest in operation provided opening of the switching contacts of both switching contacts a larger one Distance on as the two switching contacts from each other.
Der Dampfschirm ist vorteilhaft aus zwei Abschirmblechen zusammengesetzt, welche in je ein Isolierstoffteil hineinragen, wobei zumindest ein Abschirmblech einen Befestigungsflansch aufweist, wobei der Befestigungsflansch zwischen den beiden Stirnseiten der Isolierstoffteile liegt und mit den Isolierstoffteilen vakuumdicht verlötet ist. Diese Ausführungsform ist fertigungstechnisch einfach herzustellen.The steam screen is advantageously composed of two shielding plates, which each protrude into an insulating material, with at least one shielding plate has a mounting flange, the mounting flange between the two Front sides of the insulating material is and vacuum-tight with the insulating material is soldered. This embodiment is easy to manufacture in terms of manufacturing technology.
Eine Ausführungsform, bei der jedes Abschirmblech einen Befestigungsflansch besitzt und bei der beide Befestigungsflansche zwischen den Stirnseiten der Isolierstoffteile liegen, hat den Vorteil, daß die Abschirmbleche einfach in die entsprechenden Isolierstoffteile eingesetzt und in nur einem Arbeitsgang mit diesen und miteinander verlötet bzw. verschweißt werden können.An embodiment in which each shielding plate has a mounting flange has and where both mounting flanges between the end faces of the insulating material has the advantage that the shielding plates are simply inserted into the corresponding insulating material used and soldered or soldered to these and each other in just one operation. can be welded.
Für Fälle, in denen auch kapazitive Entladungen über das Abschirmblech nach außen stören, kann das Abschirmblech auch in an sich bekannter Weise so befestigt werden, daß keine leitende Verbindung zur Stoßstelle zwischen den beiden Isolierstoffteilen besteht. Hierzu eignet sich beispielsweise das Einsetzen eines Flansches des Abschirmbleches in eine Nut zumindest eines der Isolierstoffteile.For cases in which capacitive discharges are also carried out via the shielding plate interfere with the outside, the shielding plate can also be attached in a manner known per se that there is no conductive connection to the joint between the two insulating parts consists. For example, the insertion of a flange of the shielding plate is suitable for this purpose in a groove of at least one of the insulating material.
Bei einer konischen Form der Isolierstoffteile reicht bereits ein Vorsprung auf deren Innenseite aus, um einen entsprechend geformten Dampfschirm zu halten.A conical shape of the insulating material is enough Protrusion on the inside out to form a suitably shaped steam screen to keep.
Die Erfindung wird nun anhand von zwei Figuren näher erläutert. Sie ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Beispiele beschränkt.The invention will now be explained in more detail with reference to two figures. she is not limited to the examples shown in the figures.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vakuumschaltröhre in teiweise geschnittener Ansicht, Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine Dampfschirm-Befestigung in geschnittener und gebrochener Ansicht.Fig. 1 shows a vacuum interrupter according to the invention in partially sectioned Opinion, Fig. 2 shows an example of a vapor screen attachment in cut and broken view.
Eine Vakuumschaltröhre weist Schaltkontakte auf, die sich jeweils aus einem Kontaktstück 1 bzw. 2 und einem Kontaktbolzen 3 bzw. 4 zusammensetzen. Die Kontaktbolzen 3 und 4 sind koaxial zueinander angeordnet und durch das Gehäuse hindurchgeführt und bilden außerhalb des Gehäuses äußere Anschlüsse 5 bzw. 6. Die Kontaktbolzen 3 und 4 sind in an sich bekannter Weise mit den Stirnseiten 7 bzw. 8 von Isolierstoffteilen 9 bzw. 10 vakuumdicht verbunden. Die Isolierstoffteile 9 und 10 verjüngen sich zu den äußeren Anschlüssen 5 bzw. 6 hin und weisen einander gegenüberliegende Stirnseiten 11 und 12 auf, zwischen denen Flansche von Abschirmblechen 13 und 14 angeordnet sind. Diese Flansche sind mit den Stirnseiten 11 und 12 der Isolierstoffteile 9 und 10 und miteinander vakuumdicht verbunden.A vacuum interrupter has switching contacts, each of which Assemble from a contact piece 1 or 2 and a contact pin 3 or 4. The contact pins 3 and 4 are arranged coaxially to one another and through the housing passed through and form external connections 5 and 6, respectively, outside the housing Contact pins 3 and 4 are in a known manner with the end faces 7 and 8 of insulating parts 9 and 10 connected in a vacuum-tight manner. The insulating material 9 and 10 taper towards the outer connections 5 and 6, respectively, and face one another opposite end faces 11 and 12, between which flanges of shielding plates 13 and 14 are arranged. These flanges are with the end faces 11 and 12 of the Insulating parts 9 and 10 and connected to one another in a vacuum-tight manner.
Die hier gezeigte Ausführungsform gewährleistet eine besonders hohe mechanische Festigkeit der Vakuumschaltröhre, da die Biegekräfte, die auf die Isolierstoffteile übertragen werden, durch die konische Form zumindest teilweise in Druckkräfte umgewandelt werden. Gegenüber und Druckkräften ist jedoch Keramik weniger empfindlich als gegenüber Biegekräften.The embodiment shown here ensures a particularly high mechanical strength of the vacuum interrupter, as the bending forces acting on the insulating material are transferred, converted at least partially into compressive forces by the conical shape will. However, ceramic is less sensitive to pressure and pressure than to it Bending forces.
Heben der gezeigten Ausführungsform sind auch andere Formen der Isolierstoffteile denkbar, beispielsweise unsymmetrische kegelstumpfförmige Versionen, die eine weitere Verkürzung insbesondere des Kontaktbolzens 4 des festen Kontaktes ermöglichen. Eine derartige Ausführungsform ist für hohe Nennströme und relativ kleine Nennspannungen vorteilhaft, da in diesem Fall die erforderlichen Schlagweiten geringer sind als die zumindest an dem beweglichen Bolzen erforderliche Baulänge, während die auftretenden Stromkräfte besonders hoch sind.Other forms of insulating material are also available in the embodiment shown conceivable, for example, asymmetrical frustoconical versions that have a further Allow shortening in particular of the contact pin 4 of the fixed contact. One Such an embodiment is for high rated currents and relatively low rated voltages advantageous, since in this case the required throw distances are less than the length required at least on the movable bolt, while the occurring Electricity forces are particularly high.
In einer erfindungsgemäßen Gehäuseausführung können Schaltbolzen mit der erforderlichen Biegefestigkeit aus einem relativ preisgünstigen Werkstoff hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, insbesondere aus Kupfer bestehen, welcher bei den Ausführungsformen nach dem Stand der Technik keine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen würde.In a housing design according to the invention, switching pins can with the required flexural strength from a relatively inexpensive material higher electrical and thermal conductivity, in particular made of copper, which in the embodiments according to the prior art, no sufficient mechanical Would have strength.
In einer Ausführungsform der Erfindung, in der zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der Isolierstoffteile nur der bzw. die Befestigungsflansche des Dampfschirmes angeordnet sind, kann der Dampfschirm inklusive seiner Befestigungsflansche aus duktilem unmagnetischem Material, z.B. aus Kupfer oder Kupferlegierungen, bestehen. Die im Temperaturausdehnungskoeffizienten nicht an die Keramik angepaßten Befestigungsflansche'werden in diesem Fall durch die beidseitig angrenzende Keramik ausreichend fest verbunden, die vakuumdichte Verbindung ist gewährleistet. So können stö-.In one embodiment of the invention, in which between each other facing end faces of the insulating material only the or the mounting flange the steam screen are arranged, the steam screen including its mounting flanges consist of ductile, non-magnetic material, e.g. copper or copper alloys. The fastening flanges which are not adapted to the ceramic in terms of their thermal expansion coefficient in this case sufficiently firmly connected by the ceramics adjoining on both sides, the vacuum-tight connection is guaranteed. So can interfere.
rende Brummgeräusche beim Durchgang hoher Ströme vermieden werden.Generous humming noises when high currents pass through can be avoided.
Die Polmittenabstände, die hauptsächlich durch die stromführenden Flansche 17 und 18 auf den Stirnseiten 7 und 8 und das im Bereich dieser Flansche stark inhomogene elektrische Feld bestimmt sind, können durch die erfindungsgemäße Bauform kleingehalten werden. Sie sind nur noch durch die unmittelbar im Bereich der Flansche 17 und 18 angeordneten Teile bestimmt. Ihr Durchmesser kann daher kleiner gehalten sein als bei den bekannten Bauformen mit einer Schaltkammer aus Metall und gegenüber dieser dünneren zylindrischen Islierstoffteile.The pole center distances, which are mainly caused by the current-carrying Flanges 17 and 18 on the end faces 7 and 8 and that in the area of these flanges strongly inhomogeneous electric field are determined, can by the invention Design can be kept small. You are only left with the immediate area the flanges 17 and 18 arranged parts determined. Their diameter can therefore be smaller be kept than in the known designs with a switching chamber made of metal and compared to this thinner cylindrical insulating material.
Somit kann durch diese Ausführungsform auch der Polmittenabstand weiter herabgesetzt werden.This embodiment also allows the pole center distance to be wider be reduced.
Die Ausführungsform und die Befestigung des aus den Abschirmblechen 19 und 20 zusammengesetzten Dampfschirmes der Fig. 2 hält die Lotverbindung 23 zwischen den Isolierstoffteilen 9 und 10 frei vom Potential des Dampf-Schirmes und schirmt diese Lotverbindung zusätzlich vom Ionenplasma, welches beim Schaltvorgang entsteht, ab.The embodiment and the attachment of the shielding plates 19 and 20 composite vapor shield of FIG. 2 holds the solder connection 23 between the insulating material 9 and 10 free of the potential of the vapor shield and shields this solder connection also from the ion plasma, which occurs during the switching process, away.
Hierzu ist der Dampfschirm aus zwei unterschiedlichen Abschirmblechen 19 und 20 zusammengesetzt, von denen ein Abschirmblech 19 an einem sich verjüngenden Isolierstoffteil 9 anliegt, während das zweite Abschirmblech 20 einen Flanschring 22 aufweist, der an einer Anschlagfläche 24 des Isolierstoffteils 10 anliegt. Diese Anschlagfläche 24 begrenzt eine ringförmige Ausnehmung 21 im Isolierstoffteil 10. Zusätzlich zu dieser Ausnehmung 21 wird die Anschlagfläche 24 durch eine ringförmige Erhebung 25 an der Innenwand des Isolierstoffteils 10 gebildet bzw. vergrößert. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Dampfschirm beim Zusammenbau einfach auf Anschlag in die Ausnehmung 21 eingesetzt werden und das Isolierstoffteil 9 anschließend aufgeschoben und mit dem anderen Isolierstoffteil 10 verlötet werden kann. In dieser Ausführungsform ist die Lotnaht 23 frei vom Schirmpotential und gegenüber dem Ionenplasma, welches in der Schaltkammer beim Ausschalten entsteht, abgeschirmt. Eine Entladung über die Lotnaht 23 auf Gegenstände in der Nachbarschaft der Vakuumschaltröhre ist daher in dieser Ausführungsform für alle zu erwartenden Spannungsbelastungen vermieden An die Stelle der Anschlagfläche 24 können auch einzelne über den Umfang des Isolierstoffteiles verteilte Anschläge treten, wenn eine Anschlagfläche nicht erforderlich ist. Als einzelne Anschläge eignen sich z.B. an die Innenwand angeformte Noppen.For this purpose, the vapor shield is made up of two different shielding plates 19 and 20 assembled, of which a shield plate 19 at a tapered Insulating part 9 rests, while the second shielding plate 20 has a flange ring 22, which rests against a stop surface 24 of the insulating material part 10. These Stop surface 24 delimits an annular recess 21 in insulating material part 10. In addition to this recess 21, the stop surface 24 is provided with an annular Elevation 25 is formed or enlarged on the inner wall of the insulating material part 10. This embodiment has the advantage that the vapor screen is easy to assemble are inserted into the recess 21 on a stop and then the insulating part 9 can be pushed on and soldered to the other insulating material part 10. In this Embodiment, the solder seam 23 is free from the shield potential and from the ion plasma, which arises in the switching chamber when switching off, shielded. A discharge via the solder seam 23 on objects in the vicinity of the vacuum interrupter therefore avoided in this embodiment for all anticipated stress loads In place of the stop surface 24, individual ones can also extend over the circumference of the insulating material part distributed stops occur when a stop surface is not required. as Individual stops are suitable e.g. knobs formed on the inner wall.
8 Patentansprüche 2 Figuren8 claims 2 figures
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833344643 DE3344643A1 (en) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | Vacuum switching tube for medium-voltage switching apparatuses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833344643 DE3344643A1 (en) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | Vacuum switching tube for medium-voltage switching apparatuses |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3344643A1 true DE3344643A1 (en) | 1985-06-20 |
Family
ID=6216543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19833344643 Withdrawn DE3344643A1 (en) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | Vacuum switching tube for medium-voltage switching apparatuses |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |