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WO2007051320A1 - Selbstblasschalter mit gasvorkompression - Google Patents

Selbstblasschalter mit gasvorkompression Download PDF

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Publication number
WO2007051320A1
WO2007051320A1 PCT/CH2005/000642 CH2005000642W WO2007051320A1 WO 2007051320 A1 WO2007051320 A1 WO 2007051320A1 CH 2005000642 W CH2005000642 W CH 2005000642W WO 2007051320 A1 WO2007051320 A1 WO 2007051320A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arc
chamber
switch
intermediate chamber
quenching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CH2005/000642
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Seeger
Christian Franck
Lutz Niemeyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Research Ltd Switzerland
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Priority to PCT/CH2005/000642 priority Critical patent/WO2007051320A1/de
Publication of WO2007051320A1 publication Critical patent/WO2007051320A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/901—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism making use of the energy of the arc or an auxiliary arc
    • H01H33/903—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism making use of the energy of the arc or an auxiliary arc and assisting the operating mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/901—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism making use of the energy of the arc or an auxiliary arc
    • H01H2033/902—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism making use of the energy of the arc or an auxiliary arc with the gases from hot space and compression volume following different paths to arc space or nozzle, i.e. the compressed gases do not pass through hot volume

Definitions

  • the invention relates to a self-blowing switch and a method according to the preamble of the independent claims, in particular for high or medium voltage.
  • the pressure in the control volume drops below those in the larger extinguishing volume and a partition wall between the control volume and extinguishing volume shifts in the axial direction. Thereby, the valve is released and a di rect ⁇ connection between the extinguishing of the light volume and ⁇ arc zone created so that the relatively cold quenching gas extinguishes the arc.
  • the L ⁇ schgas has a lower temperature in this switch, it is still relatively hot gas, since it has initially flowed directly from the arc in the extinguishing volume.
  • the tax and Extinguishing volume via an overflow in connection with each other and exchange hot gas with each other.
  • the two volumes (control volume and volume) thus store gas heated by the arc.
  • a high temperature of the L ⁇ schgases reduces the switching capacity of the switch.
  • the invention in a first aspect, relates to a self-blowing switch having a first arcing contact and a second arcing contact, wherein when the switch is turned on, the first arcing contact is in contact with a contact portion of the second arcing contact, with interrupting the switch of at least one of the arcing contacts along an axis the switch is movable such that between the arcing contacts an arc extinguishing zone is formed, wherein a quenching chamber is present in the
  • an intermediate chamber is present at least temporarily via an inlet channel with the arc extinguishing zone in communication, and means for pressure communication or for pressure connection or pressure exchange, also Pressure exchange means called, between the intermediate chamber and the quenching chamber are present, further
  • Cold gas in the quenching chamber is largely prevented by back-flowing hot gas from the arc extinguishing zone in the quenching chamber, -
  • the inlet channel to the intermediate chamber is opened so far that the hot gas from the arc extinguishing zone can flow into the intermediate chamber and the means by means of the inflow of the hot gas into the intermediate chamber cause a compression of the cold gas in the quenching chamber and
  • the extinguishing channel is opened in a second arc phase, so that the compressed cold gas can flow out to the blowing of an arc between the arcing contacts in the arc extinguishing zone.
  • the invention resides in a method of switching electrical power in a self-blowing switch comprising a first arcing contact and a second arcing contact, wherein when the switch is turned on, the first arcing contact is in contact with a contact region of the second arcing contact, thereby interrupting Switch at least one of the arcing contacts along an axis of the switch is moved such that between the arcing contacts a Lichtbogenl ⁇ schzone is formed, wherein a quenching chamber, is stored in the cold gas is at least temporarily connected via a quench with the arc extinguishing zone, wherein an intermediate chamber is present, which is at least temporarily connected via an inlet channel with the arc extinguishing zone, wherein the intermediate chamber and the quenching chamber are in pressure communication with each
  • the extinguishing channel is closed in a first arc phase to the extent that the hot gas is prevented from flowing back out of the arc extinguishing zone into the extinguishing chamber, and heating of the cold gas in the extinguishing chamber is largely prevented,
  • the inlet channel to the intermediate chamber is opened so far that the hot gas can flow from the arc extinguishing zone into the intermediate chamber, a volume of the intermediate chamber is increased by a build-up of hot gas pressure in the intermediate chamber and thereby a volume of the extinguishing chamber is reduced nert and the cold gas is compressed in the quenching chamber, and
  • the extinguishing channel is opened in a second arc phase, so that the compressed cold gas is discharged into the arc extinguishing zone and an arc is blown between the arcing contacts by the cold gas.
  • an intermediate or pressure chamber is present in addition to a quenching chamber.
  • heated hot gas flows from the arc when the switch is open.
  • a pressure building up in the intermediate chamber exerts a force on the chamber walls.
  • the switch is designed in such a way that, when the pressure in the intermediate chamber is increased, it makes it possible to increase its volume. As the volume of the intermediate chamber increases, the volume of the quenching chamber decreases. Due to the volume reduction, the extinguishing gas is compressed and blown through the extinguishing channel.
  • An advantage of the self-blowing switch is that less arc heated gas flows into the quenching chamber. Cooling of the L ⁇ schgases is therefore not required. The extinguishing gas is therefore, in contrast to known solutions, relatively cold, resulting in a more efficient extinguishing of the arc.
  • the pressure build-up in the intermediate chamber supports the mechanical drive and thus the mechanical drive requires less force to disconnect the switch.
  • a backflow of hot gas from the arc zone into the quenching chamber is completely prevented, as well as an overflow of hot gas from the intermediate chamber into the quenching chamber.
  • the pressure exchange means for gas-tight separation of the quenching chamber should be designed by the intermediate chamber. As a result, the cold gas remains unmixed and has a high extinguishing power at the "cool" blowing of the arc.
  • the extinguishing chamber with the extinguishing channel as close to the
  • the pressure compensation means comprise a piston arrangement for simultaneously increasing the volume of the intermediate chamber and reducing the volume of the extinguishing chamber.
  • ⁇ "d ⁇ eT piston assembly comprising the first and second partition, the first partition wall is movable, in particular axially displaced, and / or the second partition wall is movable, in particular axially displaceable and serves as a driving piston to a volume-reducing displacement of a wall of the chamber.
  • the hot gas pressure in the intermediate chamber and thus the compression pressure in the quenching chamber is increased by an ablation self-blowing effect in the switch, in particular on its insulating nozzle.
  • FIG. 2 shows the switch according to FIG. 1 in a first phase when the switch is interrupted
  • Fig. 3 shows the switch of Fig. 1 in a second phase in interrupting the switch
  • Fig. 4 shows the switch of Fig. 1 in a third phase in interrupting the switch.
  • the embodiments of a switch 1 shown in the figures are each constructed substantially rotationally symmetrical about their axis A, for which reason only half of the respective section is shown.
  • FIGS. 1 shows a first embodiment of the switch 1 in the switched (ie conductive state).
  • the switch 1 has an outer contact 2 (arcing contact tulip 2), which extends in an annular manner about the axis A, and an inner contact 3 (arcing contact pin 3), which is generally of rod-shaped or tubular construction.
  • the outer contact 2 is arranged in a ring around the central axis (axis A) of the inner contact 3.
  • the two arcing contacts 2, 3 are relative to each other in the axial direction by a mechanical drive not shown displaced.
  • the contact tulip 2 is stationary and the contact pin 3 movable, for example, to the left, which is indicated by an arrow P.
  • the switch 1 may in principle be any arc extinguishing switch 1, z.
  • a high-voltage circuit breaker 1, high-current switch or power isolator in which use is made of a self-blowing effect or the arc blowing is supported by a Doubleblas- effect.
  • a two-part Druckerk ⁇ rper 4a, 4b arranged, which carries the rated current contacts 4a, 4b.
  • the switch body or rated current contact 4a essentially surrounds the arcing contact tulip 2, and the switch body 4b or rated current contact 4b the arcing contact pin 3. If the rated current contacts 4a, 4b separated, commutes' the current to the arcing contacts 2, 3, which are then separated such that between the arc contacts 2, 3, an arc extinguishing zone 16a is formed, as shown in Figures 2-4.
  • the switch 1 has a quenching chamber 5, an intermediate chamber 6 and an exhaust chamber 7, here in the
  • Switch body 4b are realized, but also in the contact pin-side switch body 4a may be present.
  • a partition wall 9 separates the quenching chamber 5 from the intermediate chamber 6, and a partition 14 having a valve 14 separates the intermediate chamber 6 from the exhaust gas chamber 7
  • Valve 14 is a pressure relief valve / which allows gas from a predetermined pressure to flow from the intermediate chamber 6 into the exhaust gas chamber 7. As a result, the pressure in the intermediate chamber 6 is limited to the pressure defined by the valve 14.
  • the quenching chamber 5 extends between an inner side of the switch body 4b, an insulating nozzle 8 and the partition wall 9, and the intermediate chamber 6 extends between the partition walls 9, 10 in the axial direction.
  • the partition 9 has, as shown in Figures 1-4, two parts 9a, 9b, which extend parallel to the axis A, and a perpendicular part 9c, which connects the two paraxial parts 9a, 9b with each other.
  • the partition wall 9 and the switch body 4b are displaceable relative to each other in the embodiment shown. This results in a respective variable volume for the quenching chamber 5 and the intermediate chamber 6, which depends on the operating state of the switch 1.
  • the quenching chamber 5 has a large volume, and the intermediate chamber 6 has a small volume.
  • the extinguishing chamber 5 has a small volume, and the intermediate chamber 6 has a large volume.
  • the exhaust gas chamber 7 has an example of a substantially constant. Volume.
  • the quenching chamber 5 can communicate with the arc quenching zone 16a between the arcing contacts 2, 3 via a quenching channel 11.
  • An intake passage 12 permits communication, ie, a gas exchange between the intermediate chamber 6 and an inner space 15, and a drain passage 13 permits communication between the exhaust chamber 7 and the interior space 15.
  • the interior space 15 forms a hot- gasabström Scheme 15, typiseherw 'else in Form of a hollow contact volume 15 in one of the arcing contacts 2, 3, and is in communication with the arc extinguishing zone 16a.
  • the axially parallel part 9a closes the inlet channel 12, and an extension 3a of the contact 3 closes the extinguishing channel 11.
  • the outlet channel 13 can be closed by a housing part 18.
  • FIGS. 2-4 The operation of the switch 1 according to FIG. 1 can be seen from the switch-off process illustrated in FIGS. 2-4.
  • the mechanical drive pulls the arcing contact hollow pin 3 together with the switch body 4b along the axis A away from the arcing contact tulip 2.
  • the area in which the arc 16 burns during turn-off is also referred to as arc extinguishing zone 16a.
  • the arc 16 heats the gas in the arc quenching zone. zone 16a.
  • the arcing contacts 2, 3 are surrounded by an insulating material nozzle 8 (eg made of Teflon).
  • the arc 16 burns off material from adjacent walls (eg, insulation material), resulting in pressure buildup in the arc extinguishing zone 16a.
  • the mouth of the quenching channel 11 is arranged in the switch 1 between the insulator main nozzle 8 and the auxiliary nozzle 8 so as to be close to the arc zone 16a.
  • the mouth is preferably configured such that, although the extinguishing gas can flow out of the extinguishing chamber 5 in the direction of the arc 16, the entry of hot gas into the extinguishing chamber 5 is largely prevented.
  • the quenching gas is not heated by hot plasma emanating from the arc 16. The quenching gas does not come into contact with the plasma and does not need to be cooled by other means.
  • the size of the orifice may be as small as possible so that the gas flows in the direction of least resistance, i. along the axis A in the direction of the now open inlet channel 12, and thus not in the extinguishing channel 11.
  • a one-way valve eg., A flap valve
  • the piston movement for compression of the quenching chamber 5 can also be controlled in the switch 1 so that upon release of the L ⁇ schkanals 11, the pressure in the quenching chamber 5 is already higher than in the arc extinguishing zone 16a, so that also by a backflow of hot gas in the quenching chamber 5 largely prevented or completely impossible hich is.
  • the arc 16 has formed.
  • the channels 11, 12 are open in this phase, and the discharge channel 13 is closed by the housing part 18. Since the flow resistance in the axial direction away from the arc 16 is relatively small, hot plasma flows due to the pressure build-up in the vicinity of the arc 16 through the now open inlet channel 12 into the intermediate chamber 6. This is indicated in Figure 2 by an arrow 17.
  • In the intermediate chamber 6 increases according to the pressure. The increased pressure assists that the distance between the dividing walls 9, 10, and thus the volume of the intermediate chamber 6, increases. As the volume of the intermediate chamber 6 increases, the volume of the quenching chamber 5 decreases. The decreasing quenching chamber volume 5 pushes cold gas through the quenching passage 11, thereby initiating the quenching of the arc 16.
  • the volume of the intermediate chamber 6 continues to increase.
  • the channels 12, 13 have shifted with respect to the housing part 18 so that the housing part 18, the inlet channel 12 partially closes and the outflow channel 13 is already partially free.
  • the flow resistance in this phase in the direction of the exhaust gas chamber 7 is less than in the direction of the intermediate chamber 6.
  • hot plasma now flows mainly through the ⁇ bpoundkanal 13 in the exhaust chamber 7. This is indicated in Figure 3 by an arrow 19.
  • the inlet channel 12 is closed and the hot plasma flows through the outlet channel 13 into the exhaust gas chamber 7.
  • the arc 16 has already been extinguished by the cold gas from the quenching chamber 5.
  • Switching operation may thus include the following elements or method steps:
  • the extinguishing channel 11 In the first arc phase, the extinguishing channel 11 should be closed, so that no hot gas flows from the arc extinguishing zone 16a into the extinguishing chamber 11.
  • the extinguishing channel 11 In the second arc phase, the extinguishing channel 11 should have an opening to the arc extinguishing zone 16a.
  • the first arc phase is characterized by a high arc current and a strong gas heating in the Arc 16 characterized.
  • the second arc phase is characterized in that a backflow of hot gas from the arc extinguishing zone 16a into the quenching chamber 5 is prevented. This can be realized by the pressure ratio or by the flow resistance or the flow geometry, in particular in the region of the mouth of the oil chamber 5.
  • the second arc phase may be characterized in that the pressure in the quenching chamber 5 is higher than in the arc quenching zone 16a or that the decrease of the arc current in the vicinity of a zero current passage leads to a decrease in pressure in the arc quenching zone 16a.
  • the inlet channel 12 should be designed such that it is closed when the switch 1 is switched on, and is opened in a first phase when the switch 1 is interrupted, so that the hot gas can flow from the arc extinguishing zone 16a into the intermediate chamber 6.
  • means 18 for re-closing the inlet channel 12 in a second phase when interrupting the switch 1 and an outlet channel 13 for discharging the hot gas in an exhaust gas chamber 7 are present.
  • the above-described self-blowing switch 1 enables a more efficient extinguishing of the arc since the extinguishing gas is cold.
  • the hot gas in the intermediate chamber 6 is not mixed with the cold gas in the quenching chamber 5, and / or the hot gas in the intermediate chamber 6 is not used to blow the arc 16.
  • the pressure buildup in the intermediate chamber 6 also supports the mechanical drive, which therefore has a small force to separate the contacts 2, 4a; 3, 4b of the switch 1 is required.
  • High pressures are desirable in a self-blowing switch for extinguishing the arc 16.
  • High pressures usually require relatively high temperatures of the extinguishing gas. At high temperatures, each but with self-blowing blades the extinguishing capacity and thus the switching capacity.

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Abstract

Ein Selbstblasschalter (1) hat neben einer Löschkammer (5) eine Zwischenkammer (6) , in die bei unterbrochenem Schalter (1) von einem Lichtbogen (16) erhitztes Gas einströmt. In die Löschkammer (5) strömt kein vom Lichtbogen (16) erhitztes Gas. Ein sich in der Zwischenkammer (6) aufbauender Druck übt eine Kraft auf die Kammerwände aus. Der Schalter (1) ist so ausgestaltet, dasser bei erhöhtem Druck in der Zwischenkammer (6) deren Volumenvergrösserung ermöglicht. Vergrössert sich das Volumen der Zwischenkammer (6) , so verkleinert sich das Volumen der Löschkammer (5) . Durch die Volumenreduktion wird das in der Löschkammer (5) gespeicherte kalte Löschgas komprimiert und durch einen Löschkanal (11) in die Lichtbogenzone (16a) geblasen. Das kalte Löschgas ermöglichtein effizienteres Löschen des Lichtbogens (16) .

Description

Selbstblasschalter mit Gasvorkompression
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Selbstblasschalter und ein Verfahren gemäss Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche, insbesondere für Hoch- oder MittelSpannung.
Stand der Technik
Ein Selbstblasschalter bekannter Art ist in der
DE 198 59 764 beschrieben. Er besitzt einen stabförmigen inneren Kontakt (Lichtbogenkontaktstift) und einen ringförmigen äusseren Kontakt (Lichtbogenkontakttulpe) . Werden die beiden Kontakte beim Öffnen des Schalters voneinander getrennt, entsteht zwischen den Kontakten ein Lichtbogen. Zudem hat der Schalter ein kleines Steuervolumen und ein grosseres Löschvolumen und an deren gemeinsamen Zuström- und Abströmöffnung ein Ventil . Vom Lichtbogen erhitztes Gas strömt zunächst in das Steuervolumen und in das Löschvolu- men. Wenn der Druck in der Nähe des Stromnulldurchgangs in einer Zone um den Lichtbogen und damit auch im Steuervolumen absinkt, entleert sich das kleine Steuervolumen relativ schnell. Der Druck im Steuervolumen sinkt unter jenen im grosseren Löschvolumen und eine Trennwand zwischen dem Steuervolumen und Löschvolumen verschiebt sich in axialer Richtung. Dadurch wird das Ventil freigegeben und eine di¬ rekte Verbindung zwischen dem Löschvolumen und der Licht¬ bogenzone geschaffen, so dass das relativ kalte Löschgas den Lichtbogen löscht. Obwohl das Lδschgas bei diesem Schalter eine geringere Temperatur hat, handelt es sich noch um relativ heisses Gas, da es vom Lichtbogen anfänglich direkt in das Löschvolumen geströmt ist. Zudem stehen das Steuer- und Löschvolumen über eine Überströmöffnung miteinander in Verbindung und tauschen miteinander heisses Gas aus. Die beiden Volumina (Steuervolumen und Lδschvolumen) speichern also vom Lichtbogen erhitztes Gas. Eine hohe Temperatur des Lδschgases verringert jedoch das Schaltvermögen des Schalters .
Darstellung der Erfindung
Es stellt sich die Aufgabe, einen Schalter der eingangs genannten Art und ein Verfahren mit verbessertem Abschaltverhalten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird vom Schalter und vom Schaltverfahren gemäss der unabhängien Ansprüche erfüllt.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Selbstblasschalter mit einem ersten .Lichtbogenkontakt und einem zweiten Lichtbogenkontakt, wobei bei eingeschaltetem Schalter der erste Lichtbogenkontakt mit einem Kon- taktbereich des zweiten Lichtbogenkontakts in Kontakt steht, wobei zum Unterbrechen des Schalters mindestens einer der Lichtbogenkontakte entlang einer Achse des Schalters bewegbar ist derart, dass zwischen den Lichtbogenkontakten eine Lichtbogenlöschzone entsteht, wobei eine Löschkammer vorhanden ist, in der
Kaltgas gespeichert ist und die mindestens zeitweise über einen Löschkanal mit der Lichtbogenlöschzone in Verbindung steht, eine Zwischenkammer vorhanden ist, die mindestens zeitweise über einen Einlasskanal mit der Lichtbogenlösch- zone in Verbindung steht, und Mittel zur Druckkommunikation bzw. zur Druckverbindung oder zum Druckaustausch, auch Druckaustauschmittel genannt, zwischen der Zwischenkammer und der Löschkammer vorhanden sind, wobei ferner
- der Lδschkanal in einer^ ersten Lichtbogen- phase soweit geschlossen ist, dass eine Aufheizung des
Kaltgases in der Löschkammer durch rückströmendes Heissgas aus der Lichtbogenlöschzone in die Löschkammer weitgehend unterbunden ist, - der Einlasskanal zur Zwischenkammer soweit geöffnet ist, dass das Heissgas von der Lichtbogenlöschzone in die Zwischenkammer einströmen kann und die Mittel mit Hilfe des Zustroms des Heissgases in die Zwischenkammer eine Kom- pression des Kaltgases in der Löschkammer bewirken und
- der Löschkanal in einer zweiten Lichtbogenphase geöffnet ist, so dass das komprimierte Kaltgas zur Beblasung eines Lichtbogens zwischen den Lichtbogenkontakten in die Lichtbogenlöschzone ausströmen kann. In einem weiteren Aspekt besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Schalten elektrischer Leistung in einem Selbstblasschalter, der- einen ersten Lichtbogenkontakt und einen zweiten Lichtbogenkontakt umfasst, wobei bei eingeschaltetem Schalter der erste Lichtbogenkontakt mit einem Kontaktbereich des zweiten Lichtbogenkontakts in Kontakt steht, wobei zum Unterbrechen des Schalters mindestens einer der Lichtbogenkontakte entlang einer Achse des Schalters bewegt wird derart, dass zwischen den Lichtbogenkontakten eine Lichtbogenlδschzone gebildet wird, wobei eine Löschkammer, in der Kaltgas gespeichert ist, mindestens zeitweise über einen Löschkanal mit der Lichtbogenlöschzone verbunden wird, wobei eine Zwischenkammer vorhanden ist, die mindestens zeitweise über einen Einlasskanal mit der Lichtbogenlöschzone verbunden wird, wobei die Zwischenkam- mer und die Löschkammer miteinander in Druckverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schaltvorgang
- der Löschkanal in einer ersten Lichtbogenphase soweit geschlossen wird, dass das Heissgas am Rückströmen aus der Lichtbogenlöschzone in die Löschkammer ge- hindert wird und eine Aufheizung des Kaltgases in der Löschkammer weitgehend unterbunden wird,
- der Einlasskanal zur Zwischenkammer soweit geöffnet wird, dass das Heissgas von der Lichtbogenlöschzone in die Zwischenkammer einströmen kann, - durch einen sich aufbauenden Heissgasdruck in der Zwischenkammer ein Volumen der Zwischenkammer vergrös- sert wird und dadurch ein Volumen der Löschkammer verklei- nert und das Kaltgas in der Löschkammer komprimiert wird, und
- der Löschkanal in einer zweiten Lichtbogenphase geöffnet wird, so dass das komprimierte Kaltgas in die Lichtbogenlöschzone ausgeströmt wird und durch das Kaltgas ein Lichtbogen zwischen den Lichtbogenkontakten beblasen wird.
Bei diesem Schalter und Verfahren ist also neben einer Löschkammer eine Zwischen- oder Druckkammer vorhanden. In die Zwischenkammer strömt bei unterbrochenem Schalter vom Lichtbogen erhitztes Heissgas. Ein sich in der Zwischenkammer aufbauender Druck übt eine Kraft auf die Kammerwände auf. Der Schalter ist so ausgestaltet, dass er bei erhöhtem Druck in der Zwischenkammer deren Vo- lumenvergrösserung ermöglicht. Vergrössert sich das Volumen der Zwischenkammer, verkleinert sich das Volumen der Löschkammer. Durch die Volumenreduktion wird das Löschgas komprimiert und durch den Löschkanal geblasen.
Ein Vorteil des Selbstblasschalters ist, dass weniger vom Lichtbogen erhitztes Gas in die Löschkammer strömt. Eine Kühlung des Lδschgases ist damit nicht erforderlich. Das Löschgas ist daher, im Gegensatz zu bekannten Lösungen, relativ kalt, was ein effizienteres Löschen des Lichtbogens zur Folge hat. Hinzu kommt, dass der Druckauf- bau in der Zwischenkammer den mechanischen Antrieb unterstützt und dadurch der mechanische Antrieb eine geringere Kraft zum Trennen des Schalters benötigt.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist ein Rückströmen von Heissgas aus der Lichtbogenzone in die Löschkammer vollständig verhindert, ebenso ein Überströmen von Heissgas aus der Zwischenkammer in die Löschkammer. Hierzu sollen die Druckaustauschmittel zur gasdichten Separation der Löschkammer von der Zwischenkammer ausgelegt sein. Dadurch bleibt das Kaltgas unvermischt und besitzt eine hohe Löschkraft beim "kühlen" Beblasen des Lichtbogens. Strömungsdynamisch vorteilhaft ist auch, dass die für Selbstblasschalter charakteristische Strömungsumkehr im Heizkanal bzw. Löschkanal entfällt und dadurch zu jedem Zeitpunkt geordnete Strömungsverhältnisse in der Lόschkam- mer und im Löschkanal herrschen und eine sehr schnelle Reaktionszeit für die Lichtbogenbeblasung erreichbar ist.
Geraäss anderen Ausführungsbeispielen ist die Löschkammer mit dem Löschkanal möglichst nahe an der
Lichtbogenlöschzone angeordnet, wohingegen die Zwischenkammer bzw. Druckkammer durch einen Heissgasabströmbereich von der Lichtbogenlöschzone räumlich getrennt ist. Dadurch ist das Kaltgas nahe an der Lichtbogenlöschzone verfügbar und das Heissgas in der Zwischenkammer kehrt nicht mehr zur Lichtbogenlöschzone zurück. Auch dadurch wird eine effiziente kühle Lichtbogenbeblasung ermöglicht.
In einem anderen Ausführungsbeispiel umfassen die Druckausgleichsmittel eine Kolbenanordnung zur simulta- nen Vergrösserung des Volumens der Zwischenkammer und Reduzierung des Volumens der Löschkammer. Bevorzugt umfasst~"dϊeT Kolbenanordnung die erste und zweite Trennwand, wobei die erste Trennwand bewegbar, insbesondere axial verschiebbar, ist, und/oder die zweite Trennwand bewegbar, insbesondere axial verschiebbar, ist und als Antriebskolben zu einer volumenreduzierenden Verschiebung einer Wand der Löschkammer dient .
Andere Ausführungsbeispiele betreffen weitere konstruktive Details zur Realisierung der Löschkammer und Zwischen- oder Druckkammer mit gegenläufig veränderlichen Volumina .
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Heissgasdruck in der Zwischenkammer und damit der Kompressionsdruck in der Löschkammer durch einen Ablations- Selbstblaseffekt im Schalter, insbesondere an seiner Isolierstoffdüse, erhöht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Ausgestaltungen, Vorteile, neue Eigenschaften und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen und Anspruchskombinationen sowie aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Einbezug der Zeichnungen. In den Zeichnungen haben gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Schalter in eingeschaltetem Zustand,
Fig. 2 den Schalter nach Fig. 1 in einer ersten Phase beim Unterbrechen des Schalters,
Fig. 3 den Schalter nach Fig. 1 in einer zweiten Phase beim Unterbrechen des Schalters, Fig. 4 den Schalter nach Fig. 1 in einer dritten Phase beim Unterbrechen des Schalters.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die in den Figuren gezeigten Ausführungs- beispiele eines Schalters 1 sind jeweils im wesentlichen rotationssymmetrisch um ihre Achse A aufgebaut, weshalb jeweils nur die Hälfte des jeweiligen Schnitts dargestellt ist.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführung des Schalters 1 in eingeschaltetem (d.h. leitendem Zustand) . Der Schalter 1 besitzt einen äusseren Kontakt 2 (Lichtbogenkontakttulpe 2) , der sich ringförmig um die Achse A er- streckt, sowie einen inneren Kontakt 3 (Lichtbogenkontakt- stift 3) , der in der Regel stabförmig oder rohrförmig aufgebaut ist. Der äussere Kontakt 2 ist ringförmig um die Mittelachse (Achse A) des inneren Kontakts 3 angeordnet. Die beiden Lichtbogenkontakte 2, 3 sind relativ zueinander in axialer Richtung durch einen nicht gezeigten mechanischen Antrieb verschiebbar. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kontakttulpe 2 ruhend und der Kontaktstift 3 bewegbar, beispielsweise nach links, was durch einen Pfeil P angedeutet ist. Die Figuren 1-4 illu- strieren die Linksbewegung des Kontaktstifts 3 weg von der Kontakttulpe 2. Andere Relativbewegungen, z. B. der Kontakttulpe 2 alleine oder beider Lichtbogenkontakte 2, 3 durch Doppelantrieb, auch durch beliebig nichtlinearen Doppelantrieb, sind ebenfalls möglich. Bei dem Schalter 1 kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen lichtbogenlöschenden Schalter 1, z. B. einen Hochspannungsleistungs- schalter 1, Hochstromschalter oder Leistungstrenner, han- dein, in dem von einem Selbstblaseffekt Gebrauch gemacht wird oder die Lichtbogenbeblasung durch einen Selbstblas- effekt unterstützt wird.
Um die Lichtbogenkontakte 2, -3 ist ein zweiteiliger Schalterkδrper 4a, 4b angeordnet, der die Nenn- Stromkontakte 4a, 4b trägt. Der Schalterkörper oder Nennstromkontakt 4a umgreift im wesentlichen die Lichtbogenkontakttulpe 2, und der Schalterkörper 4b oder Nennstromkontakt 4b den Lichtbogenkontaktstift 3. Werden die Nennstromkontakte 4a, 4b getrennt, kommutiert ' der Strom zu den Lichtbogenkontakten 2, 3, die anschliessend getrennt werden derart, dass zwischen den Lichtbogenkontakten 2, 3 eine Lichtbogenlöschzone 16a entsteht, wie in den Figuren 2-4 gezeigt.
Der Schalter 1 hat eine Löschkammer 5, eine Zwischenkammer 6 und eine Abgaskammer 7, die hier im
Schalterkörper 4b realisiert sind, aber auch im kontakt- stiftseitigen Schalterkörper 4a vorhanden sein können. Eine Trennwand 9 trennt die Löschkammer 5 von der Zwischenkammer 6, und eine ein Ventil 14 aufweisende Trennwand 10 trennt die Zwischenkammer 6 von der Abgaskammer 7. Das
Ventil 14 ist ein Überdruckventil/ das ab einem festgelegten Druck Gas von der Zwischenkammer 6 in die Abgaskammer 7 strömen lässt. Dadurch wird der Druck in der Zwischenkammer 6 auf den durch das Ventil 14 festgelegten Druck begrenzt.
Die Löschkammer 5 erstreckt sich zwischen einer Innenseite des Schalterkörpers 4b, einer Isolierstoff- düse 8 und der Trennwand 9, und die Zwischenkammer 6 erstreckt sich zwischen den Trennwänden 9, 10 in axialer Richtung. Die Trennwand 9 hat, wie in den Figuren 1-4 gezeigt, zwei Teile 9a, 9b, die sich parallel zur Achse A erstrecken, und einen dazu senkrechten Teil 9c, der die beiden achsparallelen Teile 9a, 9b miteinander verbindet. Die Trennwand 9 und der Schalterkörper 4b sind im gezeigten Ausführungsbeispiel relativ zueinander verschiebbar. Dadurch ergibt sich für die Löschkammer 5 und die Zwischenkammer 6 je ein gegenläufig variables Volumen, das vom Betriebszustand des Schalters 1 abhängt. Im geschlossenen Zustand des Schalters 1 (Figur 1) hat die Löschkammer 5 ein grosses Volumen, und die Zwischenkammer 6 hat ein kleines Volumen. Im offenen Zustand des Schalters 1 (Figur 4) hingegen. hat die Löschkammer 5 ein klei- nes Volumen, und die Zwischenkammer 6 hat ein grosses Volumen. Die Abgaskammer 7 hat hier beispielhaft ein im wesentlichen konstantes. Volumen.
Im offenen Zustand (Figuren 2-4) des Schalters 1 kann die Löschkammer 5 über einen Löschkanal 11 mit der Lichtbogenlöschzone 16a zwischen den Lichtbogenkontakten 2, 3 kommunizieren. Ein Einlasskanal 12 erlaubt eine Kommunikation, d. h. einen Gasaustausch, zwischen der Zwischenkammer 6 und einem Innenraum 15, und ein Abflusskanal 13 erlaubt eine Kommunikation zwischen der Abgaskammer 7 und dem Innenraum 15. Der Innenraum 15 bildet einen Heiss- gasabströmbereich 15, typiseherw'eise in Form eines Hohl- kontaktvolumens 15 in einem der Lichtbogenkontakte 2, 3, und steht mit der Lichtbogenlöschzone 16a in Verbindung. In Figur 1 verschliesst der achsparallele Teil 9a den Ein- lasskanal 12, und eine Verlängerung 3a des Kontaktes 3 verschliesst den Löschkanal 11. Der Abflusskanal 13 ist durch ein Gehäuseteil 18 verschliessbar.
Die Funktionsweise des Schalters 1 nach Figur 1 erschliesst sich aus dem in den Figuren 2-4 dargestell- ten Ausschaltvorgang. Zum Unterbrechen bzw. Ausschalten des Schalters 1 zieht der mechanische Antrieb den Lichtbogenkontakt-Hohlstift 3 zusammen mit dem Schalterkörper 4b entlang der Achse A von der Lichtbogenkontakttulpe 2 weg. Dabei entsteht, wie in den Figuren 2-4 dargestellt, ein Lichtbogen 16 zwischen den Lichtbogenkontakten 2, 3. Der Bereich, in dem der Lichtbogen 16 während des Ausschaltens brennt, ist auch als Lichtbogenlöschzone 16a bezeichnet. Der Lichtbogen 16 erhitzt das Gas in der Lichtbogenlösch- zone 16a. Die Lichtbogenkontakte 2, 3 sind von einer Isolationstoffdüse 8 (z. B. aus Teflon) umgeben. Durch den Lichtbogen 16 wird Material von angrenzenden Wänden (beispielsweise Isolationsmaterial) abgebrannt, was zu einem Druckaufbau in der Lichtbogenlöschzone 16a führt.
Die Mündung des Löschkanals 11 ist im Schalter 1 zwischen der Isolierstoff-Hauptdüse 8 und Hilfsdüse 8 so angeordnet, dass sie sich nahe der Lichtbogenzone 16a befindet. Die Mündung ist dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass zwar das Löschgas aus der Löschkammer 5 in Richtung des Lichtbogens 16 ausströmen kann, der Eintritt von heis- sem Gas in die Löschkammer 5 jedoch weitgehend unterbunden wird. Im Gegensatz zu bekannten Schaltern (DE 198 59 764) wird also das Löschgas nicht durch vom Lichtbogen 16 aus- gehendes heisses Plasma aufgeheizt. Das Löschgas kommt mit dem Plasma nicht in Kontakt und muss nicht durch andere Vorkehrungen gekühlt werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Grosse der Mündung möglichst klein gewählt werden, so dass das Gas in Richtung des geringsten Widerstandes strömt, d.h. entlang der Achse A in Richtung des nun geöffneten Einlasskanals 12, und damit nicht in den Löschkanal 11. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Einwegventil (z. B. ein Klappenventil) im Lδschkanal 11 vorhanden sein. Alternativ oder ergänzend zur Ausgestaltung der Mündung kann auch im Schalter 1 die Kolbenbewegung zur Kompression der Löschkammer 5 so gesteuert sein, dass bei Freigabe des Lδschkanals 11 der Druck in der Löschkammer 5 bereits höher ist als in der Lichtbogenlöschzone 16a, so dass auch dadurch ein Rückströmen von Heissgas in die Löschkammer 5 weitgehend verhindert oder ganz verunmög- Iicht ist.
Während der in Figur 2 dargestellten ersten Phase beim Unterbrechen des Schalters 1 hat sich der Lichtbogen 16 gebildet. Die Kanäle 11, 12 sind in dieser Phase offen, und der Abflusskanal 13 ist durch das Gehäuseteil 18 verschlossen. Da der Strömungswiderstand in axialer Richtung vom Lichtbogen 16 weg relativ klein ist, strömt heisses Plasma aufgrund des Druckaufbaus in der Umgebung des Lichtbogens 16 durch den nun offenen Einlasskanal 12 in die Zwischenkammer 6. Dies ist in Figur 2 durch einen Pfeil 17 angedeutet. In der Zwischenkammer 6 erhöht sich entsprechend der Druck. Der erhöhte Druck unterstützt, dass sich der Abstand zwischen den Trennwänden 9, 10, und damit das Volumen der Zwischenkammer 6, vergrös- sert. In dem Mass, in dem sich das Volumen der Zwischenkammer 6 vergrössert, verringert sich das Volumen der Löschkammer 5. Das sich verringernde Löschkammervolumen 5 drückt kaltes Gas durch den Löschkanal 11, wodurch das Löschen des Lichtbogens 16 eingeleitet wird.
In der in Figur 3 gezeigten zweiten Phase vergrössert sich das Volumen der Zwischenkammer 6 weiterhin. Die Kanäle 12, 13 haben sich mit Bezug auf den Gehäuseteil 18 so verschoben, dass das Gehäuseteil 18 den Einlasskanal 12 teilweise verschliesst und den Abflusskanal 13 bereits teilweise frei gibt. Der Strömungswiderstand ist in dieser Phase in Richtung der Abgaskammer 7 geringer als in Rich- tung der Zwischenkammer 6. Dadurch strömt jetzt heisses Plasma hauptsächlich durch den Äbflusskanal 13 in die Abgaskammer 7. Dies ist in Figur 3 durch einen Pfeil 19 angedeutet. In der Zwischenkammer 6 ändert sich entsprechend der Druck nur noch geringfügig. In der in Figur 4 gezeigten dritten Phase ist der Einlasskanal 12 geschlossen und das heisse Plasma strömt durch den Abflusskanal 13 in die Abgaskammer 7. Der Lichtbogen 16 ist durch das kalte Gas aus der Löschkammer 5 bereits gelöscht worden. Ein vorteilhafter zeitlicher Ablauf des
Schaltvorgangs kann also folgende Elemente oder Verfahrensschritte beinhalten: In der ersten Lichtbogenphase soll der Löschkanal 11 geschlossen sein, so dass kein Heissgas von der Lichtbogenlöschzone 16a in die Löschkam- mer 11 einströmt. In der zweiten Lichtbogenphase soll der Löschkanal 11 eine Öffnung zur Lichtbogenlöschzone 16a aufweisen. Dabei ist die erste Lichtbogenphase durch einen hohen Lichtbogenstrom und eine starke Gasaufheizung im Lichtbogen 16 charakterisiert. Die zweite Lichtbogenphase ist dadurch charakterisiert, dass ein Rückströmen von Heissgas aus der Lichtbogenlöschzone 16a in die Löschkam- tner 5 verhindert ist. Dies kann durch die Druckverhältnis- se oder durch den Strömungswiderstand bzw. die Strömungs- geometrie besonders im Bereich der Mündung der Lδschkammer 5 realisiert sein. Insbesondere kann die zweite Lichtbogenphase dadurch charakterisiert sein, dass der Druck in der Löschkammer 5 höher ist als in der Lichtbogenlöschzone 16a oder dass die Abnahme des Lichtbogenstroms in der Nähe eines Stromnulldürchgangs zu einer Druckabnahme in der Lichbogenlöschzone 16a führt.
Desweiteren soll der Einlasskanal 12 so ausgestaltet sein, dass er bei eingeschaltetem Schalter 1 ver- schlössen ist, und in einer ersten Phase beim Unterbrechen des Schalters 1 geöffnet wird, so dass das Heissgas von der Lichtbogenlöschzone 16a in die Zwischenkammer 6 strömen kann. Vorzugsweise sind auch Mittel 18 zum Wiederver- schliessen des Einlasskanals 12 in einer zweiten Phase beim Unterbrechen des Schalters 1 sowie ein Abgangskanal 13 zum Abströmen des Heissgases in eine Abgaskammer 7 vorhanden.
Der zuvor beschriebene Selbstblasschalter 1 ermöglicht ein effizienteres Löschen des Lichtbogens, da das Löschgas kalt ist. Hierbei wirkt die Zwischenkammer 6 als Selbstblasdruckkammer 6 und die Löschkammer 5 als indirekte, mit Kaltgas gefüllte Selbstblaslöschkammer 5. Mit Vorteil wird also das Heissgas in der Zwischenkammer 6 nicht mit dem Kaltgas in der Löschkammer 5 vermischt, und/oder wird das Heissgas in der Zwischenkammer 6 nicht zur Beblasung des Lichtbogens 16 verwendet.
Der Druckaufbau in der Zwischenkammer 6 unterstützt auch den mechanischen Antrieb, der daher eine geringer Kraft zum Trennen der Kontakte 2, 4a; 3, 4b des Schalters 1 benötigt. Hohe Drücke sind bei einem Selbstblasschalter zum Löschen des Lichtbogens 16 wünschenswert. Hohe Drücke erfordern aber meistens auch relativ hohe Temperaturen des Löschgases. Bei hohen Temperaturen nimmt je- doch bei Selbstblaschaltern das Löschvermögen und damit das Schaltvermögen ab. Der beschriebene Selbstblaschalter 1 ermöglicht dagegen den erwünschten hohen Druck bei kaltem Löschgas .
Bezugszeichenliste
A Achse 1 Schalter, Selbstblasleistungsschalter
2 erster oder äusserer Lichtbogenkontakt, Lichtbogenkontakttulpe .
3 zweiter oder innerer Lichtbogenkontakt, Lichtbogenkontaktstift 4a Schalterkörper, Nennstromkontakttulpe
4b Schalterkörper, Nennstromkontaktstift
5 Löschkammer
6 Zwischenkammer, (Selbstblas) Druckkammer
7 Abgaskämmer 8 Isolierstoffdüse; Hauptdüse, Hilfsdüse
9 Trennwand (feststehend)
9a achsparalleler Trennwandteil 9b achsparalleler Trennwandteil 9c radialer Trennwandteil zur Verbindung der achsparallelen Teile
10 Trennwand (beweglich) , Kolben
11 Löschkanal
12 Einlasskanal in Zwischenkammer
13 Abflusskanal in Abgaskammer 14 Ventil
15 Innenraum, Hohlkontaktvolumen, Heissgasab- strömbereich
16 Lichtbogen
16aLichtbogenlöschzone 17 AbgasStrömung in Zwischenkammer
18 Gehäuseteil
19 Abgasströmung in Abgaskammer

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Selbstblasschalter (1) mit einem ersten Lichtbogenkontakt (2) und einem zweiten Lichtbogenkontakt (3), wobei bei eingeschaltetem Schalter (1) der erste
Lichtbogenkontakt (2) mit einem Kontaktbereich des zweiten Lichtbogenkontakts (3) in Kontakt steht, wobei zum Unterbrechen des Schalters (1) mindestens einer der Lichtbogenkontakte (2, 3) entlang einer Achse (A) des Schalters (1) bewegbar ist derart, dass zwischen den Lichtbogenkontakten (2, 3) eine Lichtbogenlöschzone (16a) entsteht, wobei eine Löschkammer (5) vorhanden ist, in der Kaltgas gespeichert ist und die mindestens zeitweise über einen Löschkanäl (11) mit der Lichtbogenlöschzone (16a) in Verbindung steht, wobei eine Zwischenkammer (6) vorhanden ist, die mindestens zeitweise über einen Einlasskanal (12) mit der Lichtbogenlöschzone (16a) in Verbindung steht, wobei Mittel (9, 9a, 9b, 9c, 10, 4b) zur Druck- kommunikation zwischen der Zwischenkammer (6) und der Löschkammer (5) vorhanden sind., dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schaltvorgang
- der Löschkanal (11) in einer ersten Lichtbogenphase soweit geschlossen ist, dass eine Aufheizung des Kaltgases in der Löschkammer (11) durch rückströmendes
Heissgas aus der Lichtbogenlöschzone (16a). in die Löschkammer (5) weitgehend unterbunden ist,
- der Einlasskanal (12) zur Zwischenkammer (6) soweit geöffnet ist, dass das Heissgas von der Lichtbogen- löschzone (16a) in die Zwischenkammer (6) einströmen kann und die Mittel (9, 9a, 9b, 9c, 10, 4b) mit Hilfe des Zustroms des Heissgases in die Zwischenkammer (6) eine Kompression des Kaltgases in der Löschkammer (5) bewirken und
- der Löschkanal (11) in einer zweiten Licht- bogenphase geöffnet ist, so dass das komprimierte Kaltgas zur Beblasung eines Lichtbogens (16) zwischen den Lichtbogenkontakten (2, 3) in die Lichtbogenlöschzone (16a) ausströmen kann.
2. Selbstblasschalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Löschkanal (11) in der ersten Lichtbogenphase geschlossen ist, so dass kein Heissgas von der Lichtbogenlöschzone (16a) in die Löschkammer (11) einströmen kann.'
3. Selbstblasschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Lichtbogenphase . der Löschkanal (11) eine Öffnung zur Lichtbogenlόschzone (16a) aufweist.
4. Selbstblasschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Lichtbogenphase durch einen hohen Lichtbogenstrom und eine starke Gasaufheizung im Lichtbogen (16) charakterisiert ist, und
- die zweite Lichtbogenphase dadurch charakterisiert ist, dass ein Rückströmen von Heissgas aus der Lichtbogenlöschzone (16a) in die Löschkammer (5) verhin- dert ist, insbesondere weil der Druck in der Löschkammer (5) höher ist als in der Lichtbogenlöschzone (16a) oder weil die Abnahme des Lichtbogenstroms in der Nähe eines Stromnulldurchgangs zu einer Druckabnahme in der Lichbo- genlöschzone (16a) führt.
5. Selbstblasschalter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel
(9, 9a, 9b, 9c, 10, 4b) zur gasdichten Separation der Löschkammer (5) von der Zwischenkammer (6) ausgelegt sind.
6. Selbstblasschalter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkammer (6) von der Löschkammer (5) durch eine erste Trennwand (9c) getrennt ist und sich zwischen der ersten Trennwand (9c) und einer zweiten Trennwand (10) axial erstreckt .
7. Selbstblasschalter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel
(9, 9a, 9b, 9c, 10, 4b) eine Kolbenanordnung (9, 9a, 9b, 9c, 10, 4b) zur simultanen Vergrösserung des Volumens der Zwischenkammer (6) und Reduzierung des Volumens der Löschkammer (5) umfassen.
8. Selbstblasschalter (1) nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenanordnung (9-, 9a, 9b, 9c, 10, 4b) die erste und zweite Trennwand (9, 10) um- fasst und
- die erste Trennwand (9, 10) bewegbar, insbesondere axial verschiebbar, ist und/oder
- die zweite Trennwand (9, 10) bewegbar, insbe- sondere axial verschiebbar, ist und als Antriebskolben zu einer volumenreduzierenden Verschiebung einer Wand der Löschkammer (5) dient.
9. Selbstblasschalter (1) nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zwischenkammer (6) eine Selbstblasdruckkammer (6) ist, in der durch Selbstblaseffekt im Schalter (1) , insbesondere an seiner Isolierstoffdüse (8), ein Gasüberdruck erzeugbar ist.
10. Selbstblasschalter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (12) zur Zwischenkammer (6) über einen Heiss- gasabströmbereich (15),' insbesondere über ein Hohlkontaktvolumen (15) in einem der Lichtbogenkontakte (2, 3), mit der Lichtbogenlöschzone (16a) in Verbindung steht.
11. Selbstblasschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (12) so ausgestaltet ist, dass er bei einge- schaltetem Schalter (1) verschlossen ist, und in einer ersten Phase beim Unterbrechen des Schalters (1) geöffnet wird, so dass das Heissgas von der Lichtbogenlöschzone (16a) in die Zwischenkammer (6) strömen kann.
12. Selbstblasschalter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- Mittel (18) zum Wiederverschliessen des Einlasskanals (12) in einer zweiten Phase beim Unterbrechen des Schalters (1) vorhanden sind,
- ein Abgangskanal (13) zum Abströmen des Heissgases in eine Abgaskammer (7) vorhanden ist, und
- insbesondere dass ein Ventil (14) zwischen der Zwischenkammer (6) und der Abgaskammer (7) vorhanden ist, das ab einem festgelegten Druck Heissgas von der Zwischenkammer (6) in die Abgaskammer (7) strömen lässt, um den Druck in der Zwischenkammer (6) auf den festgelegten Druck su begrenzen.
13. Verfahren zum Schalten elektrischer Leistung in einem Selbstblasschalter (1) mit einem ersten Lichtbogenkontakt (2) und einem zweiten Lichtbogenkontakt (3) , wobei bei eingeschaltetem Schalter (1) der erste Lichtbogenkontakt (2) mit einem Kontaktbereich des zweiten Lichtbogenkontakts (3) in Kontakt steht, wobei zum Unterbrechen des Schalters (1) mindestens einer der Lichtbogenkontakte (2, 3) entlang einer Achse (A) des Schalters (1) bewegt wird derart, dass zwischen den Lichtbogenkontakten (2, 3) eine Lichtbogenlöschzone (16a) gebildet wird, wobei eine Löschkammer (5) , in der Kaltgas gespeichert ist, mindestens zeitweise über einen Löschkanal (11) mit der Lichtbogenlöschzone (16a) verbunden wird, wobei eine Zwischenkammer (6) vorhanden ist, die mindestens zeitweise über einen Einlasskanal (12) mit der Lichtbogenlöschzone (16a) verbunden wird, wobei die Zwischenkammer (6) und die Löschkammer (5) miteinander in Druckverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schaltvorgang
- der Löschkanal (11) in einer ersten Licht- bogenphase soweit geschlossen wird, dass das Heissgas am
Rückströmen aus der Lichtbogenlöschzone (16a) in die Lösch¬ kammer (5) gehindert wird und eine Aufheizung des Kaltgases in der Löschkammer (11) weitgehend unterbunden wird, - der Einlasskanal (12) zur Zwischenkammer (6) soweit geöffnet wird, dass das Heissgas von der Lichtbogenlöschzone (16a) in die Zwischenkammer (6) einströmen kann,
- durch einen sich aufbauenden Heissgasdruck in der Zwischenkammer (6) ein Volumen der Zwischenkammer (5) vergrδssert wird und dadurch ein Volumen der Löschkammer (5) verkleinert und das Kaltgas in der Löschkammer (5) komprimiert wird, und
- der Löschkanal (11) in einer zweiten Licht- bogenphase geöffnet wird, so dass das komprimierte Kaltgas in die Lichtbogenlöschzone ausgeströmt wird und durch das Kaltgas ein Lichtbogen (16) zwischen den Lichtbogenkontakten (2, 3) beblasen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass
- das Heissgas in der Zwischenkammer (6) nicht mit dem Kaltgas in der Löschkammer (5) vermischt wird, und/oder
- das Heissgas in der Zwischenkammer (6) nicht zur Beblasung des Lichtbogens (16) verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-14, dadurch gekennzeichnet, dass der Löschkanal (11) in der ersten Lichtbogenphase geschlossen wird, so dass kein Heiss- gas von der Lichtbogenlöschzone (16a) in die Löschkammer (11) einströmen kann.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-15, • dadurch gekennzeichnet, dass - der Einlasskanal (12) bei eingeschaltetem
Schalter (1) verschlossen ist und in einer ersten Phase beim Unterbrechen des Schalters (1) geöffnet wird, so däss das Heissgas von der Lichtbogenlöschzone (16a) in die Zwischenkammer (6) strömen kann, und/oder - der Einlasskanal (12) in einer zweiten Phase beim Unterbrechen des Schalters (1) wieder geschlossen wird und das Heissgas durch einen Abgaskanal (13) in eine Abgas- kammer (7) abströmen kann.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Heissgasdruck in der Zwischenkammer (6) durch Selbstblaseffekt im Schalter (1) , insbesondere an seiner Isolierstoffdüse (8) , erhöht wird, und/oder
- ein Überdruck in der Zwischenkammer (6) durch ein Ventil (14) zu einer Abgaskammer (7) abgeleitet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-17, dadurch gekennzeichnet, dass der Löschkanal (11) zur Löschkammer (5) in die Lichtbogenlöschzone (16a) mündet und der Eingangskanal (12) zur Zwischenkammer (6) durch einen Heissgasabströmbereich (15) , insbesondere durch ein Hohl- kontaktvolumen (15) in einem der Lichtbogenkontakte (2, 3), von der Lichtbogenlöschzone (16a) räumlich getrennt ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-18, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Lichtbogenphase durch einen hohen Lichtbogenstrom und eine starke Gasaufheizung im Lichtbogen (16) charakterisiert ist, und
- die zweite Lichtbogenphase dadurch charakterisiert ist, dass ein Rückströmen von Heissgas aus der Lichtbogenlöschzone (16a) in die Löschkammer (5) verhin- dert wird, insbesondere weil der Druck in der Löschkammer (5) höher ist als in der Lichtbogenlöschzone (16a) oder weil die Abnahme des Lichtbogenstroms in der Nähe eines Stromnulldurchgangs zu einer Druckabnahme in der Lichbo- genlöschzone (16a) führt.
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