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Schalteinrichtung Es sind Leistungsschalter vorgeschlagen worden,
bei denen in Reihe zur eigentlichen Leistungsschaltstelle eine mit ihr in ihrer
Bewegung gekuppelte Lufttrennstrecke vorgesehen ist, so daß im Ausschaltzustand
beide Unterbrechungsstellen in Reihe liegen. Dabei ist eine derartige Arbeitsteilung
vorteilhaft, daß an der Leistungsstelle die Lichtbögen gelöscht und, die Wiederzündungen
verhindert «-erden, während an der Lufttrennstelle eine den Bmeriebsverhältnissen
entsprechende Isolation im Ausschaltzustand geschaffen wird. Dadurch kann eine die
Konstruktion stark verteuernde Lufttrennstrecke an der Leistungsschaltstelle vermieden
werden. Bei Anordnungen, bei denen die ausgeschalteten Pole der Leistungsschaltstelle
durch einen nach Art eines Hochspannungsisolators ausgebildeten Isolierkörper voneinander
getrennt sind und der Isolationsraum zwischen den Schaltkontakten ganz oder mindestens
zum Teil mit Luft erfüllt ist, bei denen also keine ausreichende Lufttrennstrecke
zwischen, den Leistungskontakten vorgesehen ist, insbesondere bei öllosen Leistungsschaltern,
besteht stets die Gefahr der Kondensation von Luftfeuchtigkeit an den Wandungen
des Isolierkörpers. Dadurch wird die Isolierfähigkeit der Schaltraumwandungen stark
herabgesetzt, was die Ursache zu Kriechströmen bildet, welche ihrerseits die Oberflächenisolation
verschlechtern, so daß insbesondere bei Überspannungen Überschläge längs der Oberflächen
entstehen können sowie auch beim Abschalten der Lichtbogen auf diese Oberflächen
übergehen und dann oft nicht mehr gelöscht «-erden kann. Durch die Schaffung der
in Reihe liegenden Trennstrecke wird die Kriechstromgefahr zwischen ankommender
und abgehender Leitung zwar herabgesetzt, jedoch können sich infolge der Erdkapazität
an dem Isolator der Leistungsschaltstelle Kriechströme bilden, die als Verschiebungsströme
Weiterfließen können und zur Bildung von Kriechwegen ausreichen.
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Erfindungsgemäß wird dieser -Nachteil dadurch vermieden, daß vermittels
eines zur Leistungsschaltstelle parallel geschalteten Widerstandes das Potential
der mit dem Trennschalter verbundenen Elektrode des Leistungsschalters derart gesteuert
wird, daß im Ausschaltzustand zwischen den Elektroden des Leistungsschalters keine
zur Kriechstromausbildung längs des Isolierkörpers ausreichende Potentialdifferenz
auftritt. Dadurch wird erreicht, daß zwischen den Polen der Leistungsschaltstelle
auch unter dem Einfluß der Erdkapazitäten keine zur Bildung voll Kriechströmen ausreichenden
Potentialdifferenzen entstellen können.
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Es ist zwar bereits bekannt, bei zwei in Reihe liegenden Schaltstellen
die eine durch einen Parallelwiderstand zu überbrücken. Bei den bekannten Anordnungen
dienen jedoch die Widerstände dazu, den Anstieg der wiederkehrenden Spannung heim
Schaltvorgang
zu begrenzen. Zu diesem Zweck müssen die Widerstände
so bemessen sein, claß der sie durchfließende Strotze in der Größenordnung des Betriubsstronies
liegt. Beim Gegenstand der Erfindung hat im Gegensatz hierzu der Widerstand niit
dem Schaltvorgang an sich nichts zu tun: er hat lediglich im Ausschaltzustand zu
wirken und ist für eine ganz geringe Leistung bemessen.
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Der Parallelwiderstand kann ein Wirkwiderstand oder auch ein Blindwiderstand
sein, und zwar sowohl kapazitiv als auch induktiv bzw. auch aus einer Iioinbitiation
beliebiger @Virkwiderstände finit Blindwiderständen bestehen. Der @@iderstand kann
auch zur Ausbildung des gewünschten Feldbildes sowohl im Ausschaltzustand als auch
beim Abchaltv organg dienen. Dadurch kann eine Yerringerung der Abmessungen bei
gleicher Überschlagsfestigkeit erreicht werden.
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Die Widerstände können als besondere Körper parallel zur Schaltstückbalin
gelegt werden. Bei Schaltern, b°i denen die Löschvorgänge im wesentlichen in axialer
Richtung verlaufen, z. B. Löschkainmerschaltern, Druckgasdüsenschaltern, Röhrenschaltern
usw., können die Widerstände um den Schaltraum herum vorzugsweise rotationssvininetrisch
angeordnet «-erden. Insb; sondere kann der Widerstandsträger gleichzeitig als Halteisolator
und evtl. auch als Schaltrauinwandung dienen.
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Bei kapazitiven Widerständen handelt es sich vor allein uni in Reihe
geschaltete Kondensatorbelege. Es können auch nach Art von Kondensatordurchfiihrungen
konzentrisch zur Achse oder quer dazu Belege angeordnet werden.
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In Vervollkoininnting der Erfindun- kann bei Verwendung von Wirkwiderständen,
insbesondere Ohnischen Widerständen, ein dauernder geringer -'#,troniclurch"an-
vorgesehen werden, durch den der Widerstand ein: Übertemperatur gegeni'tber seiner
Umgebung erhält. Derartige Erwärmung der Widerstände wirkt besonders dann günstig,
wenn der Widerstandskörper gleichzeitig der tragende Isolator ist, also vor allein
bei keramischen Isolatoren, die "eineinsam finit dein aufgewickeltenWiderstanddralit
glasiert und gebrannt werden. Durch die L'berteniperatur des WiderstandsMirpers
wird zuverlässig ein Feuchtigkeitsniederschlag vermieden. Von besonderem Vorteil
ist diese Vorwärmung bei Druckgasscbaltern, da das zugeführte Druckgas Feuchtigkeit
initfiihrt und sich ausdehnend abkühlt, so dal,i die Feuchtigkeit sich an den Isolierwanduligen
der I)ruckgaskanäle niederschlagt. Bei clerttrti"cn _Xnol-<1-nuligen «-erden
vorteilhafterweise zwei parallele tViderstände am Tragisolator bz«-. sein den das
Druckgas führenden Isolator-n senge. ordnet, so dal.i beide Isolatoren geheizt «-erden.
Der zur Heizung erforderliche ci:ziiern<ic Stromdurchgang wird dadurch erreicht,
daf: auch die zur hr!le führenden Isolatoren al#_ Hoclioliniwid#-rstiintle atisgeilil(ltt
l)z@t-. @lurcl solche überbrückt «-erden, @lie in. I:tiIie mit Widerständen an der
Leistull('ssci)<iltstelie dauernd an @1er Pliaseilspannungliegen. Soll eine wirksame
Entlastung der Leistunschaltstelle erwünscht sein, so mu13 (ler Erdnebenschlui)
bedeutend li;ilieren Widerstand als der Schaltstellentiebenschltill 'laben.
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In der Zeichntui- sind Ausfülirun"sbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Abb. i -zeigt eine Schaltanordnung finit einer als Druckgasdiisenschalter
ausgcbildeteil Leistt:n,"sschaltstelle -23, die mit einer Lufttrennstelle 24 in
Reihe geschaltet ist. In der Regel wird beim Unterbrecliun"s@"organ" ztierst die
Leistungsschaltstelle `@et@iznet un!l der Strom unterbrochen und dann die zusiitzliclie
Lufttrtnnstrecl;e durch i:iftnen des gel:u ppelten _äennmessers 3gesclia:fen. Dur
Traisolator 2o isoliert cleii einen Pol 2c, des Druclcgasschalters gegen Erde, cllr
seinerseits durch einen Llen Schaltraum - i bildenden Isolator von cIc:ni anderen
Pol 3o gt@tretnit i.#tw .L7 ist die Ausputthaube finit dein Schalldämpfer. Diese
Teile bestehen aus 'Metall und bilden, als h<ipazität betrachtet, einen Teil
des Poles so. Der Schaltrauinisolator 31
ist eründungsgeniäl@ finit
einem l'arallel«-itltrstand ,2 hoben @`'icleraandswertes ver#elitn. Zur Erläuterung
der Wirkungsweise auf die Abb. = Bezug genoiinneti, die in schematischer Darstellung
(las Zusammenwirken der Parallelwiderstände finit den Kapazitäten des geöffneten
Schalters erkennen üißt. Würden die Farallel«-i@lerst:in<ie 32 und ",7 tellltii.
so wart' (!1e Spannung>-verteiltnig im offenen Zustand durch die Kapazitiiten 25
bis -28 bestimmt. 1)i1 geöttnete Leistungsschaltstelle =3 stellt niinllich einen
Kondensator 25 dar, dessen Belegungen durch die Pole act und ;o gebildet werden.
Dieser Kondensator liv;-t in l-,>eilie mit dein durch den "fragisolator 2o gebildeten
Kondunsator -26.. Die zwischen vier I_titun;, 3t # und I,.rde herrschende Potentialdifi'erenz,
dit 111 der teiget gleich der Betriebsspannung ist, verteilt sich ailso auf beule
l#,-on<lensatoi-tn ->; und 2c) entsprechend dein Verhältnis ihrer Kapazitäten.
Da nun die beith'n lsail><<zit:iten von gleicher (Irül.leiiordiittii" sind,
o entfallt etwa, die halbe Betriebsspannung auf die I_riaungssclialtstelle 23, <ti1rl1
«-e11,1 (ler `Creiiiisclittlter 2d offen ist. Unter (Ieni 1#:intluß dieserpannun;@slitansl}ruchung
bilden :ich hrieclistrUnie auf der Innenseite (lrs den Schaltraum 7,1 bildenden
@s#@lat@irs über (lie
dort vorhandenen, aus Staub und Lichtbogenablagerungen
bestellenden Kriechstrecken. Diese Kriechströme zerstören mit der Zeit die isolierende
Oberfläche so weit, daß anläßlich eines Ausschaltvorganges ein Überschlag längs
des Isolators erfolgt.
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Wenn nun erfindungsgemäß ein hoher Widerstand 32 zu der Leistungsschaltstelle
23 parallel gelegt wird, so sinkt die Potentialdifferenz zwischen den Polen
30 und 29 praktisch auf Null, und die Isolierstrecke ist von Kriechströmen
mit ihrer zerstörenden Wirkung entlastet. Wenn hierbei, wie in Abb. i angedeutet,
der Widerstand 32 in inniger Berührung mit dem Schaltraumisolator 31 angeordnet
ist, so erhalten gleichzeitig durch die in ihm entwickelte Wärme die Wandungen des
Schaltraumes. stets eine Übertemperatur gegenüber der sie umgebenden Luft: es kann
sich also nie ein Feuchtigkeitsbeschlag bilden. Um den für eine Erwärmung des Isolierkörpers
erforderlichen dauernden Stromfluß durch den Widerstand 32 zu erzielen, ist es notwendig,
claß der Pol 3o an Spannung liegt und der Erdisolator 20 gleichfalls .mit einem
Parallelwiderstand 37 versehen ist, wobei die Trennstrecke 24 zwischen dem Leistungsschalter
und der abgetrennten gespeisten Leitung liegen muß und nicht etwa zwischen dem Leistungsschalter
und der Speiseleitung.
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Beim Ausschaltvorgang fließt in dem @@-iclerstand 32 ein Parallelstrom,
der bei entsprechender Anordnung des Widerstandes eine Steuerung des elektrischen
Feldes im gewünschten Sinne der Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes an der
Schaltstelle bewirkt. Es läßt sich durch entsprechende Verteilung der Widerstandswindungen
auch Leicht eine zusätzliche Entlastung der an sich besonders stark beanspruchten
Schaltraumgebiete erreichen.
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Mine derartige Anordnung zeigt Abb.3, die die Schaltkammer 31 darstellt.
Die Fußpunktstellen 33 und 34. des Unterbrechungslichtbogens sind dadurch elektrostatisch
entlastet, daß die Enden des Parallelwiderstandes 32 relativ niedrigen Widerstand
besitzen. Ferner ist eine isolierende Zwischenelektrode 3,1 all den Parallelwiderstand
32 angeschlos-.ell, durch die eine Entlastung der Düsenöffnung 33 bewirkt wird.
da sie längs dieser Ofnung ein annähernd feldfreies Gebiet Schafft.
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Ein weiterer Weg zur Entlastung der Leistungsschaltstelle liegt in
der Erhöhung ihrer Kapazität, d. l1. in der Ausbildung des Parallelwiderstandes
als Kondensator. Der hierzu erforderliche zusätzliche Kondensator kann derart in
die Konstruktion einbezogen -%N-erclen, da43 sein Dielektrikuin gleichzeitig als
Tragkörper der l.eisttingssclialtstelle dient. Ferner ist eine Spannungssteuerung
durch Verwendung besonderer Steuerelektroden möglich. wenn der Kondensator Zwischenbelege
aufweist. Es ist aber auch möglich, den Parallelwiderstand, z. B. einen Kondensator,
erst dann in Funktion treten zu lassen, wenn der Schalter ausgeschaltet ist. Er
kann z. B. dann zwischen den Leitungspol 30 und das nach oben geschwenkte
Trennmesser 38 gelegt werden. Da durch das Schließen dieses Parallelwiderstandes
die Spannung an der Leistungsschaltstelle sehr niedrig wird, braucht der `Widerstand
bzw. Kondensator nur für eine niedrige Spannung ausgelegt zu sein.
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Auch der Stützer 2o wird zweckmäßig mit einem Parallelwiderstand 37
ausgestattet. Dieser Widerstand muß bedeutend höher gewählt werden als der mit ihm
in Reihe liegende Widerstand 32 an der Leistungsschaltstelle, damit eine wirksame
Spannungsentlastung der Leistungsschaltstelle gewährleistet bleibt. Gemäß Abb. d.
empfiehlt es sich, den Widerstand 37 auf dem im Isolator 2o außer dem Antriebsgestänge
22 vorgesehenen Druckgaszuführungsrohr 21 anzuordnen, da dort die Stromwärme besonders
vorteilhaft zur Verhütung \-on Wasserabscheidungen ist. Erweisen sich auch andere
Teile. in dieser Hinsicht gefährdet, so können auch@sie mit Parallelwiderständen
ausgestattet werden. Z. B. können die Antriebsstange 22 oder der Tragisolator 2o
Parallelwiderstände erhalten. Werden mehrere Parallelwiderstände verwendet, so werden
dieselben untereinander sämtlich parallel geschaltet.
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Der Widerstand 32 wird entsprechend so niedrig gewählt, wie es mit
Rücksicht auf seine Erwärmung, insbesondere bei Schaltvorgängen, möglich ist und
darauf, daß der ihn durchfließende Strom nach der Unterbrechung des Hauptstromes
durch die Leistungsschaltstelle leicht von der Lufttrennstelle unterbrochen werden
kann.
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Eine Anwendung der Erfindung auf Schalter mit Lichtbogenlöschung durch
Gase oder Dämpfe, die beim Abschalten durch die Lichtbogeilwärme aus den Wandungeil
des Schaltraumes erzeugt werden, zeigt die Abb. ,#. Bei dieser Anordnung wird durch
die Schaltstange, die aus zwei vorzugsweise rohrföriiiigen, stromführenden Teileis
4o und -[i init dein dazwischenliegenden Isolierstück -12 bestellt, neben der Leistungsunterbrechung
zwischen dem Teil .Io und (teils Kontakt 43 eine Lufttrennstelle 24. zwischen (lein
"feil d i und dem Kontakt .44. geschaffen. -13 ist eine aus gasabgebenden Stoffen
bestehende Schaltröhre, 4.o der mit der Zuleitulig 30 verbundene Schleifkontakt.
Bei Verwendung von gasabgebenden Wandungsstofen, bei denen
neben
den Schaltgasen Ruß entsteht, z. B. Hartgumlni, Fiber u. dgl., ergibt eine Leistungsschaltstelle
ohne freie Lufttrennstrecke keine vollwertige Isolation. Die Ausbildung wird, insbesondere
bei Überspannungen, zu Kriechströmen führen. Die in offenem Zustand an der Leistungsschaltstelle
liegende Teilspannung ist ebenso wie bei Abb. i und 2 durch die Kapazitäten 25 und
26 bestimmt. Durch Verwendung eines Parallelwiderstandes 32 wird die Leistungsschaltstelle
völlig von der Spannung entlastet. Bei derartigen Schaltern sowie bei Flüssigkeitsschaltern
ist es in der Regel nicht erforderlich, auch die Erdstützer finit Parallelwiderständen
zu versehen. Deshalb läßt sich selbst bei Verwendung hoher Parallelwiderstände die
Schaltstelle völlig entlasten.
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Abb. 6 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen Flüssigkeitsschalter,
vor allem einen Wasserschalter. Der Schalter weist eine Leistungsschaltstelle 31
und eine in Reihe geschaltete Lufttrennstelle 2.1. auf. Der Antrieb beider Schaltstellen
kann mechanisch, pneumatisch usw. erfolgen. Dargestellt ist ein h@ draulischer Antrieb,
in dem sich gegenseitig steuernde Kolben .l8 und 49 in entsprechenden Zylindern
bewegen und jeweils mit den Schaltstiften 38 und _1.o verbunden sind. Die Wirkungsweise
des Parallelwiderstandes 32 entspricht der v, °--> Abb. i. Der Parallelwiderstand
wird vorteilhafterweise an der Innenwandung des Kondensationsraumes angebracht.
Durch seine Verwendung erhält die Wandung eine Übertemperatur gegenüber der nach
der Abschaltung flüssigkeitsgesättigten Luft des Raumes, so daß sich die Flüssigkeit
nicht an den spannungsbeanspruchten Isolierflächen niederschlägt. Zur Kondensation
können an geeigneten Stellen Wandungsteile evtl. mit besonderen Rippen vorgesehen
sein.