DE972257C - Sicherheitsvorrichtung fuer Fluessigkeitsleistungsschalter - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 18. JUNI 1959

M 5063 VIIIb/2i c -

ist als Erfinder genannt worden

Bei Flüssigkeitsschaltern hat man bereits zur Ableitung der durch den Öffnungslichtbogen entstehenden Gase an dem Schaltergehäuse Abzugskanäle vorgesehen und an diese Abzugskanäle Filter angeschlossen, um die abziehenden Gase von schädlichen Bestandteilen zu reinigen. Ferner hat man auch das eigentliche Schaltergehäuse mit Ventilen versehen, um bei dem auftretenden Überdruck der Gase in dem Gehäuse diesen den Zutritt zu dem das Gehäuse umgebenden Filterraum freizugeben.

Bei diesen bekannten Schutzvorrichtungen, die für normale Starkstromschalter bestimmt sind, haben die Kanäle, welche den Schalterraum mit dem Filter verbinden, alle einen relativ geringen Querschnitt. Solche Kanäle sind deshalb zwar für einen normalen Schalterbetrieb ausreichend, nicht aber, wenn es sich darum handelt, wie es bei Flüssigkeitsleistungsschaltern vorkommen kann, die bei anormalem Wirken der Schalter auftretenden großen Gasmengen abzuführen. Solche Gasmengen treten insbesondere dann auf, wenn sich an den Schalterelektroden ein Stehlichtbogen ausbildet. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Sicherheitsvorrichtung für Flüssigkeitsleistungsschalter, bei denen die Unterbrechungsleistung beispielsweise 250 kVA bei einer Betriebsleistung von 20 kVA beträgt, die imstande ist, die Gase, welche bei Kurzschlußlichtbögen oder bei Stehlichtbögen auftreten, schnell abzuführen, damit einen gefährlichen Druckanstieg im Schalterraum zu verhindern

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und es dadurch zu ermöglichen, sich für den Kessel des Schalters mit Blechstärken zu begnügen, die für die normalen Lichtbogen ausreichen und beispielsweise solchen von 20 kVA entsprechen. Die Erfindung betrifft somit eine Sicherheitsvorrichtung für Flüssigkeitsleistungsschalter, die eine oder mehrere Löschkammern aufweisen und mit einem Filter zur Durch- und Ableitung entstehender Gase ausgerüstet sind.

Nach der Erfindung beträgt der Querschnitt der Gasableitung mindestens 5 cm² je kA und ist der Querschnitt des Filters ungefähr gleich dem Querschnitt des Schaltergehäuses oder größer, so daß im Falle einer anormalen Zersetzung oder Entzündung der isolierenden Flüssigkeit oder der inneren Isolation als Folge eines Stehlichtbogens keine den Kessel merklich beanspruchende Zusatzdrucksteigerung bei der Filtrierung der abgeführten Gase auf Ungefährlichkeit eintritt. Hierdurch ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst.

Die Vorrichtung läßt sich durch einen Separator, der z. B. auf Zentrifugalkraft beruht, ergänzen. Der Separator kann vor dem Filter angeordnet sein und dient insbesondere dazu, die Flüssigkeit von den gasförmigen Zersetzungsprodukten zu trennen. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich die vom Gasstrom mitgerissene Flüssigkeit im Filter festsetzt und dieses verstopft, was eine unzulässige Erhöhung des Druckes im Schalterkessel zur Folge haben könnte.

Der Rauminhalt des Separators ist vorzugsweise gleich oder größer als die Teilmenge des im Schaltergehäuse befindlichen Öles, welche durch den oberen Normalspiegel und den niedrigsten Spiegel bestimmt ist, auf dem sich ein Fehlerlichtbogen bilden kann.

Die Beschreibung erläutert verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit einem Leistungsschalter, der innerhalb eines ölbehälters angeordnet ist, welcher zusammen mit dem Filter oberhalb des letzteren im gleichen Gehäuse untergebracht ist, wobei der Ölbehälter des Schalters mit dem Gehäuseinneren entweder durch öffnungen auf der Oberseite des Gehäuses oder über einen freien Raum in Verbindung steht, der zwischen der Oberkante des Ölbehälters und dem Gehäusedeckel vorgesehen ist.
In den Zeichnungen zeigen

Abb. ι bis 4 Querschnitte verschiedener Ölleistungsschalter nach der Erfindung, wobei der Schnitt in der Achse der Schalter liegt,

Abb. 5 zwei Schnitthälften eines verbesserten Ausführungsbeispieles,

Abb. 6 einen Waagerechtschnitt nach der Linie H-II in Abb. 5.

In Abb. ι bezeichnet 1 den Ölbehälter eines elektrischen Leistungsschalters, 2 das Gasfilter, 3 und 4 die Schalterdurchführungen sowie 5 und 6 die beweglichen Kontakte. Die feststehenden Kontakte sind in den Löschkammern 7 und 8 untergebracht, in denen der Abschaltlichtbogen gelöscht wird. 9 deutet schematisch den Betätigungsmechanismus der beweglichen Kontakte an. Naturgemäß kann der ölbehälter 1 auch mehrere Kontaktpaare enthalten. Die Teile befinden sich in einem ölbad, dessen Spiegel einen gewissen Abstand vom Deckel des Ölbehälters hat.

Der Deckel des Gefäßes 10 steht mit dem Filter 2 über eine Leitung 11 des vorangehend genannten Querschnitts in Verbindung. Hierbei ist das Gasfilter schematisch durch das zylindrische Gefäß 2 angedeutet. Das Gasfilter enthält zwischen zwei Siebplatten 13 und 14 das Filtermaterial 12. Natürlich kann auch jede andere bekannte Filterausbildung Verwendung finden.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wenn aus irgendeinem Grunde ein Fehler im Leistungsschalter selbst auftritt und hierdurch ein Dauerlichtbogen im ölbehälter 1 entsteht, dann strömen die vom Lichtbogen erzeugten Gase durch die Leitung 11 in das Filter 2, das sie durch die Siebplatte 13 verlassen. Infolge des großen Querschnitts tritt im Ölschalter nur ein leichter Druckanstieg auf, falls sich überhaupt ein solcher ergibt, so daß keine Explosion zu befürchten ist. Etwaige Flammen, die im Ölbehälter entstehen, und schädliche Zersetzungsprodukte und insbesondere Gase infolge der Zersetzung des Öls oder der Isolation unter Einwirkung des Lichtbogens werden von dem Filter zurückgehalten, so daß Zerstörungen in der Umgebung des Schalters nicht zu befürchten sind. Gemäß Abb. 2 ist das Filter oberhalb des Schalters vorgesehen. Hierdurch wird die Länge der Ableitung 11 stark verkürzt. Aus diesem Grunde ist eine Schutzplatte 15 vorgesehen, um die Siebplatte 14 vor der unmittelbaren Einwirkung der heißen Gase zu schützen. Die Platte hindert gleichzeitig das Filtermaterial an einem Hineinfallen in das Ölbad.

Abb. 3 gibt die umgekehrte Anordnung wieder. Hier ist das Filter unterhalb des Ölbades vorgesehen. Zu diesem Zweck ist der ölbehälter 1 im Filtergehäuse 2 untergebracht. Die Gase können in den Ringraum zwischen den beiden Behältern durch die seitlichen öffnungen 16 ausströmen, die am oberen Rande des Ölbehälters 1 vorgesehen sind. Sie können jedoch dem Filter auch durch mehrere Leitungen zugeführt sein, die vom Deckel des Ölbehälters in den Filterraum führen. Falls der ölschalter unmittelbar auf dem Boden aufgestellt werden soll oder es wünschenswert ist, den Boden des Gehäuses 2 zu verschließen, so können im Außengehäuse 2 seitliche öffnungen 17 vorgesehen sein, welche ein Ausströmen der Gase ins Freie zulassen.

Die meisten Leistungsschalter können nur dann starke Ströme abschalten, wenn ein mehr oder weniger hoher Druck auf den Trennungslichtbogen einwirkt. Dies scheint im Widerspruch zu dem Prinzip der Erfindung zu stehen, nach welcher jeder Druckanstieg im Schalter durch groß bemessene Ausströmöffnungen verhindert ist. Beim Erfindungsgegenstand sind jedoch Lichtbogenlöschkammern 7 und 8 vorgesehen, in denen ein hoher Druck auf den Lichtbogen einwirkt, ohne daß sich im ölbehälter selbst infolge der großen Ausström-

öffnung ein hoher Überdruck entwickeln kann. Solche Lichtbogenlöschkammern sind bekannt. Bei der Erfindung sind jedoch in dem gleichen Leistungsschalter Lichtbogenlöschkammern und Gasfilter vorgesehen, um den Schalter explosionssicher zu machen. Dies gewährleistet eine wesentlich verbesserte Wirkungsweise der Lichtbogenlöschkammer, da durch sie die Gegendrücke verhindert werden, die in den bisher bekannten Leistungsschaltern auftreten und das Ausströmen der ionisierten Gase und damit die Wiederherstellung des dielektrischen Widerstandes der Lichtbogenstrecke verzögern.

Das Gehäuse selbst kann auch als Sicherheitsventil ausgebildet sein. In Abb. 4 ist der ölbehälter ι durch die Feder 27 so gegen den Deckel 10 gepreßt, daß sich ein öldichter Verschluß ergibt. Die Feder 27 ist so bemessen, daß beim Auftreten eines unzulässigen Druckes im ölbehälter die Feder nachgibt und das ölgefäß nach unten gedrückt wird. Hierbei entsteht zwischen dem ölbehälter und dem Deckel ein freier Zwischenraum, der das Ausströmen der entstandenen Gase in das Filter zuläßt. Obwohl Gasfilter geeigneter Ausbildung unter der Bedingung verwandt werden können, daß sie der Einwirkung der heißen Gase widerstehen, ist Quarzsand als Filtermaterial besonders zweckmäßig. Als weiteres Filtermaterial kommen z. B. Glaswolle, Asbest, poröse Erde usw. in Frage.

Die rauchaufsaugenden Eigenschaften des Filtermaterials lassen sich wesentlich erhöhen, wenn bei geeigneter Filterausbildung das Material in bekannter Weise mit einer geeigneten Flüssigkeit, so z. B. öl, getränkt wird.

Dem Filtermaterial lassen sich Reaktionsmittel zusetzen, um gewisse schädliche Produkte zurückzuhalten oder zu neutralisieren, die durch die Zersetzung der Flüssigkeit oder der Isolation entstehen. Dies ist z. B. für elektrische Apparate zweckmäßig, die chlorhaltige isolierende Flüssigkeiten enthalten, welche bei der Zersetzung Chlor oder chlorige Säuren abgeben, deren Zurückhaltung dadurch erfolgen kann, daß das Filtermaterial mit Natriumhyposulfit, Natriumkarbonat oder einem anderen geeigneten Stoff getränkt ist.

Bei den in Abb. 5 und 6 wiedergegebenen Leistungsschaltern, die in ihrer Ausbildung der in Abb. 3 veranschaulichten Ausführungsform ähneln, ist ein Zentrifugalseparator vorgesehen. Der Separator dient der Trennung der Flüssigkeit von dem gasförmigen Teil der Zersetzungsprodukte. Beim Entstehen eines Fehlerlichtbogens strömen die Zersetzungsprodukte des Öles aus dem Ölbehälter 1 durch den zwischen dem Deckel 10 und dem Öl-SS gefäß ι befindlichen Raum 24 in den ringförmigen Zwischenraum 25 zwischen dem Ölbehälter 1 und dem Gehäuse 2. In diesem Zwischenraum sind die Leitschaufeln 21 des Zentrifugalseparators vorgesehen, welche den ausströmenden Gasen eine schraubenförmige Bewegung erteilen. Während dieser Bewegung werden die von den Gasteilchen mitgerissenen Flüssigkeitstropfen abgeschieden. Letztere schlagen sich auf den Leitschaufeln nieder und sammeln sich auf dem Boden 22 des Separators. Der Boden fällt von innen nach außen leicht ab und weist in seiner Mitte eine oder mehrere öffnungen auf, durch welche die Gase zum Filter 12 abströmen können. Die nach außen gerichtete Neigung des Bodens 22 läßt die Ableitung der abgeschiedenen öltropfen nach einem bei 23 vorgesehenen Ablaßventil zu.

Auf dem Boden des Separators kann gegebenenfalls ein Schwimmer vorgesehen sein, der bei einer bestimmten Höhe der angesammelten Flüssigkeit ein Warnsignal zum Ansprechen bringt. Auch ein Schauglas oder ein Fenster läßt sich vorsehen, durch welches die Beobachtung des Flüssigkeitsstandes am Boden des Separators und des Auftretens eines Fehlers möglich ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Sicherheitsvorrichtung für Flüssigkeitsleistungsschalter, die eine oder mehrere Löschkammern aufweisen und mit einem Filter zur Durch- und Ableitung entstehender Gase ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Gasableitung mindestens 5 cm² je kA beträgt und der Querschnitt des Filters ungefähr gleich dem Querschnitt des Schaltergehäuses oder größer ist, so daß im Falle einer anormalen Zersetzung oder Entzündung der isolierenden Flüssigkeit oder der inneren Isolation als Folge eines Stehlichtbogens keine den Kessel merklich beanspruchende Zusatzdrucksteigerung bei der Filtrierung der abgeführten Gase auf Ungefährlichkeit eintritt.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter oberhalb des Filters und zwischen der Oberkante des Schalterbehälters und dem Deckel des Filtergehäuses ein den Schalter und das Filter verbindender Raum vorgesehen ist.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schaltergefäß und dem Filter ein Separator angeordnet ist, der einen nennenswerten Teil der vom ausströmenden Gas mitgerissenen ölteilchen zurückhält.

4. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des Separators zum wenigsten gleich der ölmenge ist, welche sich im normalen Zustand zwischen dem oberen Spiegel und dem niedrigsten Stand befindet, auf dem etwa ein Fehlerlichtbogen entstehen kann.

5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator als Zentrifugalseparator ausgebildet ist und die Leitschaufeln des Separators den ausströmenden Gasen eine drehende Bewegung erteilen.

6. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln des Zentrifugalseparators in einem zwischen dem Schalterbehälter und dem Filtergehäuse vorgesehenen Ringraum angeordnet sind.

7· Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator mit einem sich nach der Mitte zu konisch erhöhenden Boden ausgerüstet ist und in seiner Mitte eine oder mehrere öffnungen für den Durchtritt der Gase zum Filter aufweist.

8. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator und das Filter in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 407680, 516779, 297, 59² °76;

britische Patentschrift Nr. 184666; USA.-Patentschriften Nr. 1 551 514, 1 573 179.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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