DE954716C - Hochspannungssicherung - Google Patents

Description

• Hochspannungssicherung Es sind Sicherungen bekannt, bei denen zur Löschung des Lichtbogens ein in einem Behälter unter Druck stehendes Gas dient. Durch den Lichtbogen wird ein Verschlußstopfen des Löschmittelbehälters geschmolzen urid so dem Gas der Eintritt in die Löschkammer der Sicherung freigegeben. Diese Sicherungen besitzen den Nachteil, daß das unter Druck stehende Löschmittel entweder in eine geschlossene Kammer strömt oder in eine Kammer, die allseitig Öffnungen besitzt. Im ersten Fall ist eine wirksame Entionisierung nicht möglich, weil die Ladungsträger nicht aus der Schaltkammer entfernt werden können, im anderen Fall kann ein die elektrische Festigkeit bewirkender Druckanstieg nicht stattfinden. Außerdem schließt die austretende Wolke ionisierten Gases die Schaltstrecke außerhalb des Behälters kurz. Schließlich wird zum Schmelzen eines Verschlußstopfens des Druckbehälters erhebliche Schaltarbeit benötigt, die die Sicherung gefährdet und die Löschzeit unzulässig verlängert. Nach den neueren Erkenntnissen der Hochspannungstechnik ist mit einer derartigen Vorrichtung die Unterbrechung von nennenswerten Strömen bei hohen Spannungen nicht möglich.
• Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Sicherung, vornehmlich für Hochspannungszwecke, mit einem unter Druck gehaltenen Löschmittel, das in Abhängigkeit des von den Lichtbogengasen erzeugten Druckes aus einem Behälter zur Lichtbogenlöschung freigegeben wird. Gemäß der Erfindung ist diese Sicherung zur Vermeidung jeglicher Überspannungen so aufgebaut, daß der Löschrnittelbehälter und der nach außen durch eine sprengbare Membran abgeschlossene Löschraum gleichmäßig mit dem Löschmittel gefüllt sind und daß am Löschmittelbehälter ein Rückschlagventil vorgesehen ist, das diesen Behälter während der lichtbogenstarken Zeit gegen den Löschraum abschließt und erst in der Nähe des Nullwerdens des Lichtbogens den Austritt kalten Löschmittels freigibt.
• Bei bekannten Sicherungen, bei denen das gasförmige Löschmittel in einem Gefäß unter Druck gespeichert ist und nach dem Sprengen einer Verbindungswand in den Löschraum einströmt, ist dieser Löschraum stets von atmosphärischer Luft erfüllt. Diese Sicherungen haben den Nachteil, daß besondere Vorrichtungen nötig sind, die verhindern, daß Bruchstücke der Verbindungswand beim Sprengen dem Gasstrom folgend durch eine Düsenöffnung geblasen werden. -Dadurch -kann diese verstopft und somit eine wirksame Löschung unmöglich gemacht werden. Bei der Sicherung nach der Erfindung kann eine derartige Störungsmöglichkeit nicht auftreten, da der Löschmittelbehälter und der Löschraum gleichmäßig mit dem Löschmittel gefüllt sind und ein Rückschlagventil vorgesehen ist, das die Aufgabe hat, bei Druckanstieg in dem Löschraum den Löschmittelbehälter abzuschließen. Beim Auftreten eines Überstromes oder Kurzschlusses und Durchbrennen des Schmelzleiters tritt durch den entstehenden Lichtbogen ein hoher Druckanstieg im Löschraum ein, der bis auf ioo at ansteigen kann. Die Folge ist, daß einmal das Rückschlagventil den Löschraum gegen den Vorratsbehälter abschließt und zum anderen die Membran, die in an sich bekannter Weise den Löschraum nach außen abschließt, gesprengt wird. Sobald der Druckausgleich zwischen dem Löschraum und dem Vorratsbehälter hergestellt ist, wird das Rückschlagventil aufgestollen, und aus dem Vorratsbehälter, der etwa auf io at aufgefüllt ist, strömt frisches kaltes Gas aus, das den gegen Null gehenden Lichtbogenstrom ohne Erzeugung hoher Überspannungen in wirkungsvoller Weise löscht.
• Um eine möglichst gute Löschwirkung zu erzielen, wird der Schmelzleiter vorteilhaft in bekannter Weise in einer düsenförmigen Kammer des Sicherungsrohres gespannt, wodurch der Lichtbogen einer besonders intensiven Beblasung durch das Löschmittel, vorzugsweise von einem Gas hoher Wärmekapazität, ausgesetzt ist. Als solche Gase eignen sich z. B. Helium, Schwefelhexafluorid od. dgl.
• Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
• Abb. i zeigt einen Querschnitt durch eine solche Hochspannungssicherung. Mit i ist ein Rohr bezeichnet, welches aus Hartgewebe, Hartpapier, Porzellan oder einem feuerfesten Glas bestehen kann. Das Rohr ist gasdicht und steht unter einem inneren Überdruck von etwa io atü eines gasförmigen Löschmittels, das in dem Behälter 2 enthalten ist. Das Rohr i ist nach außen durch eine Membran 3 abgeschlossen, die als Sollbruchstelle dient und aus Glas, Porzellan oder Metall bestehen kann. Über der Membran 3 liegt eine Elektrode 4, die mit der Anschlußkappe 5 mittels zweier Stege 15 verbunden ist und außerdem zur Befestigung einer Spannfeder 6 für den Schmelzleiter 7 dient. Die Feder 6 besteht aus Bronze, nur ihre obere letzte Windung 6a besteht aus einem Metall, welches unter- der Lichtbogeneinwirkung schwer verdampft. Die Feder ist bis auf diese letzte Windung mit einem Isolierlack hoher Festigkeit überzogen. Der Schmelzleiter 7 ist innerhalb der Kammer 8 gespannt, wobei er an einer zweiten Elektrode 9 angelötet ist, die mit der anderen Anschlußkappe io verbunden ist. Auf dem Mittelstift i i der Elektrode 9 ist eine Scheibe 12 gleitend angebracht, die bei starkem Lichtbogendruck von der unteren Lage gegen die Fläche 13 der Austrittsöffnung des Behälters 2 gepreßt wird und dadurch das Ausströmen des Löschgases verhindert. An dem Löschmittelbehälter 2 kann zur Kontrolle des Gasdruckes ein Manometer 14 angeordnet sein.
• Die Wirkungsweise der Hochspannungssicherung gemäß der Erfindung ist derart, daß beim Auftreten eines Überstromes oder Kurzschlusses der Schmelzleiter 7 anspricht, wodurch ein Lichtbogen zwischen der Elektrode 9 -und der Stirnseite 6" der Feder 6 entsteht. Der Schmelzleiter 7 ist von kleiner Abmessung, damit die entstehenden Metalldämpfe die Schaltkammer 8 nicht übermäßig verseuchen. Durch die sich zusammenziehende Feder 6 wird. der Lichtbogen in die Schaltkammer gezogen und, je nach Schnelligkeit der Löschung, vor Erreichen der Endstellung der Feder gelöscht oder auf die Elektrode 4 geführt. Der Lichtbogen erzeugt in dem Rohr i eine Druckwelle, die einmal die Membran 3 -am Boden des Rohres sprengt und zum anderen das Rückschlagventil 12 zum Löschmittelbehälter 2 schließt. Das in dem Rohr i befindliche Gas strömt durch die entstandene Öffnung ins Freie. Dadurch tritt im Löschraum ein Druckabfall ein, der das Wiederöffnen des Rückschlagventils 12 bewirkt. Nun kann aus dem Behälter .2 frisches kaltes Gas an der oberen Elektrode vorbei durch die düsenförmige Kammer strömen und eine intensive Kühlung des Lichtbogens einleiten. Da die vom Lichtbogen erzeugte Wärme im Takt des Sinusstromes pulsiert, wird. beim Strommaximum ein gewisser Rückstau in der Schaltkammer stattfinden, während nach dem Stromnulldurchgang eine intensive Strömung entsteht. Damit sind dieselben Löschbedingungen wie bei Druckgasschaltern mit düsenförmigen Schaltkammern gegeben, nämlich ein Rückstau und eine weitgehende Druckunabhängigkeit der Löschung.
• Wenn beim ersten oder zweiten Stromnulldurchgang der Lichtbogen erloschen ist, findet infolge der ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften des Löschmittels, taeispielsweise des Schwefelhexafluorids, ein steilerAnstieg der elektrischen Festigkeit statt, der jede Rückzündung ausschließt. Der noch ausströmende Rest des Löschgases hält die Schaltstrecke weiterhin frei von verseuchten. Gasen. Nach Beendigung der Löschung besteht zwischen den Elektroden 4 und 5 eine VDE-mäßige Schlagweite, die den vorgeschriebenen Prüfspannungen entspricht.
• Zur weiteren Verbesserung der Hochspannungssicherung gemäß der Erfindung kann die Austrittsöffnung des Sicherungsrohres i noch mit einem Schalldämpfer und Gaskühler i5 (Abb.2) versehen sein, um das Auftreten von Flammengasen weitgehend einzuschränken. Außerdem kann die Sicherung zur Herabsetzung ihrer Bauhöhe auch so ausgeführt sein, daß der Löschmittelbehälter statt an dem einen Stirnende des Sicherungsrohres um dieses konzentrisch angeordnet ist (Abb.4). Ferner können Löschmittelbehältef und Sicherungsrohr auch als Doppelrohr parallel zueinander angeordnet sein, wie dies in der Abb. 3 dargestellt ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:. i. Hochspannungssicherung mit unter Druck gehaltenem Löschmittel, das in Abhängigkeit des von den Lichtbogengasen erzeugten Druckes aus einem Behälter zur Lichtbogenlöschung freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschmittelbehälter und der nach außen durch eine sprengbare Membran abgeschlossene Löschraum gleichmäßig mit dem Löschmittel gefüllt sind und daß am Löschmittelbehälter ein Rückschlagventil vorgesehen ist, das diesen Behälter während der lichtbogenstarken Zeit gegen den Löschraum abschließt und erst in der Nähe des Nullwerdens des Lichtbogens den Austritt kalten Löschmittels freigibt.
2. 2. Hochspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschmittelbehälter um das Sicherungsrohr konzentrisch angeordnet ist.
3. 3. Hochspannungssicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Löschmittelbehälter und Sicherungsrohr als Doppelrohr parallel zueinander angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 634423, 672776 631298, 672010, 593450 594042 3o6038; schweizerische Patentschriften Nr. :242936, i65 626.