Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Isolierstoffkörper

Abstract

 Bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei Kontaktstücken (1, 2) und einem Isolierstoffkörper (3) der eines der Kontaktstücke im Einschaltzustand umgibt und einen Druckgasraum (6) begrenzt, gibt bei der Schaltbewegung das gegenüber dem Isolierstoffkörper (3) bewegte Kontaktstück eine Düsenengstelle (10) frei, so daß das durch den Lichtbogen aufgeheizte Löschgas in einen Expansionsraum (15) abströmen kann. Erfindungsgemäß ist in diesem Abströmkanal ein Blasgitterkörper (14) mit Durchtrittsöffnungen (11, 12, 13) vorgesehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden Kontaktstücken, von denen wenigstens das erste im Einschaltzustand von einem Isolierstoffkörper umgeben ist, und mit einem Druckgasraum, in dem im Zuge eines Ausschaltvorgangs Löschgas unter hohem Druck für eine nachfolgende Beblasung eines Lichtbogens gespeichert wird, wobei das erste, insbesondere massiv ausgebildete Kontaktstuck beim Schaltvorgang relativ zum Isolierstoffkörper bewegbar ist und wobei zwischen dem Isolierstoffkörper und dem ersten Kontaktstück im Ausschaltzustand ein Abströmkanal vorgesehen ist, der einen Lichtbogenraum mit einem Expansionsraum verbindet.

[0002] Ein solcher Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielsweise aus der E-0 175 954 B1 und aus der E-0 296 363 A2 bekannt.

[0003] Bei einem derartigen Leistungsschalter werden im Zuge einer Schaltbewegung zwei Kontaktstücke voneinander getrennt und gleichzeitig wird Löschgas durch Beheizung in Folge eines Lichtbogens und/oder durch mechanische Kompression unter Druck gesetzt. Dieses Löschgas dient zur Beblasung eines auftretenden Schaltlichtbogens. Die Löschgasströmung wird durch einen Isolierstoffkörper, insbesondere in Form einer Düse geführt, der mit einem der Kontaktstücke verbunden ist und im Ausschaltzustand in die Trennstrecke zwischen den Kontaktstücken hineinragt.

[0004] Bei den bekannten Konstruktionen verschließt ein Gegenkontaktstück eine Düsenengstelle des Isolierstoffkörpers zeitweise während der Ausschaltbewegung und gibt zum Ende der Schaltbewegung eine Öffnung frei, durch die das Löschgas dann in einen Expansionsraum abströmen kann. Dabei soll das abströmende Löschgas den Lichtbogen und die Umgebung der Kontakte sowie alle Bereiche, in denen hohe dielektrische Belastungen auftreten, kühlen. Es ist daher für eine optimale Steuerung der Löschgasströmung zu sorgen.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art die Steuerung der Löschgasströmung und somit die Schaltleistung zu verbessern.

[0006] Dabei kann sowohl das erste Kontaktstück als auch der Isolierstoffkörper antreibbar sein, denn für die Funktion kommt es nur auf eine Relativbewegung zwischen diesen Bauteilen an.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Abströmkanal ein mit mehreren Durchtrittsöffnungen für das Löschgas versehener, aus Isolierstoff bestehender Blasgitterkörper angeordnet ist.

[0008] Dadurch daß das Löschgas nicht ungehindert in den Expansionsraum strömen kann, entsteht vor dem Blasgitterkörper ein Rückstau und eine Verwirbelung, die für eine optimale Kühlung des Lichtbogenraumes sorgt. Es bildet sich keine stationäre Löschgasströmung im Lichtbogenraum aus, so daß sowohl die Löschgasströmung gebremst wird als auch durch Verwirbelung jeder Punkt des Lichtbogenraumes gleichmäßig mit dem durchströmenden Löschgas durchsetzt wird. Hierdurch ergibt sich eine optimale Kühlung der dielektrisch hochbelasteten Bereiche.

[0009] Der Lichtbogen wird durch den Blasgitterkörper im Bereich zwischen den Lichtbogenkontaktstücken zentrisch geführt und bildet keine Schleifen. Somit kann durch das Blasgitter gleichzeitig der Lichtbogen eingegrenzt und das Löschgas durchgelassen werden.

[0010] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Isolierstoffkörper eine Engstelle aufweist, die im Einschaltzustand von dem ersten Kontaktstück im wesentlichen gasdicht verschlossen ist und daß der Blasgitterkörper im Verlauf der Löschgasströmung stromabwärts der Engstelle angeordnet ist.

[0011] Durch diese Konstruktion kann erst nach der Freigabe der Engstelle, d. h. nachdem sich im Lichtbogenraum ein hoher Gasdruck aufgebaut hat, das Löschgas durch die Öffnungen des Blasgitterkörpers hindurch abströmen. Die Ausbildung eines hohen Löschgasdrucks vor der Freigabe der Engstelle durch ein Gegenkontaktstück kann notwendig sein, um das Löschgas durch einen Schaltlichtbogen genügend zu erhitzen, um einen ausreichenden Druckgasvorrat für eine Beblasung des Lichtbogens zur Verfügung zu haben.

[0012] Es kann außerdem vorgesehen sein, daß auch im Zuströmweg des Löschgases ein zusätzlicher Blasgitterkörper, beispielsweise zwischen dem Lichtbogenraum und einem Kompressionsraum oder zwischen dem Lichtbogenraum und einem Heizraum vorgesehen ist. Ein solcher Blasgitterkörper kann auch durch einen zwischen dem Druckgasraum und dem Lichtbogenraum angeordneten, mit radialen Bohrungen versehenen Isolierstoffkörper gebildet sein.

[0013] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Blasgitterkörper mehrere in bezug auf die Längsachse der Kontaktstücke axial voneinander beabstandete Durchtrittsöffnungen aufweist.

[0014] Durch diese Konstruktion des Blasgitterkörpers ergibt sich eine besonders günstige Verteilung der Abströmung des Löschgases aus dem Lichtbogenraum und somit eine besonders gute Durchsetzung des Lichtbogenraumes durch die Löschgasströmung.

[0015] Außerdem kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausgebildet sein, daß der Blasgitterkörper rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

[0016] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Blasgitterkörper von einer trichterförmigen Erweiterung des Isolierstoffkörpers koaxial umgeben ist.

[0017] Die trichterförmige Erweiterung des Isolierstoffkörpers dient der Formung einer Düse, wodurch die Löschgasstromung nach Passieren der Engstelle in der trichterförmigen Erweiterung beschleunigt wird. Durch die Kombination des Blasgitterkörpers mit dem diesen umgebenden, trichterförmig erweiterten Isolierstoffkörper ergibt sich vor dem Blasgitterkörper die oben beschriebene günstige Wirkung auf die Löschgasströmung und hinter dem Isolierstoffkörper ergibt sich durch die Düsenwirkung ein schneller Abtransport des heißen Löschgases. Außerdem kann die trichterförmige Erweiterung des Isolierstoffkörpers das Schaltergehäuse, das die eigentliche Unterbrechereinheit umgibt, vor dem direkten Einfluß der heißen Löschgase schützen.

[0018] Besonders kostengünstig kann die Erfindung dadurch ausgeführt werden, daß der Blasgitterkörper mit dem Isolierstoffkörper einstückig zusammenhängt.

[0019] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben.

[0020] Dabei zeigt die Figur im Längsschnitt einen Teil einer Unterbrechereinheit eines Leistungsschalters ohne ein Gehäuse in schematischer Form.

[0021] Die Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 stehen einander koaxial gegenüber, wobei das antreibbare Kontaktstück 2 mit einem Isolierstoffkörper 3 fest verbunden ist. Das antreibbare Kontaktstück 2 ist außerdem mit einem dieses koaxial umgebenden antreibbaren Dauerstromkontaktstück 4 verbunden, das im Einschaltzustand in den feststehenden Dauerstromkontakt 5 eingreift.

[0022] Der Isolierstoffkörper 3 ist ebenfalls mit dem Dauerstromkontakt 4, beispielsweise mittels einer Klemmverbindung verbunden.

[0023] Es ist ein teilweise von dem Isolierstoffkörper 3 begrenzter Heizraum 6 vorgesehen, in den von dem Lichtbogenraum 7 zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 1, 2 aus durch die Öffnungen 8, 9 Löschgas einströmen kann, das durch die Wirkung eines Lichtbogens erhitzt und expandiert ist.

[0024] Außerdem ist hinter dem Heizraum 6 ein Kompressionsraum 19 angeordnet, in dem kühles Löschgas durch eine nicht näher dargestellte mechanische Kompressionsvorrichtung komprimiert wird, welches, ebenso wie das in dem Heizraum 6 gespeicherte Löschgas zu einer nachfolgenden Beblasung des Lichtbogens dient.

[0025] Beim Beblasen des Lichtbogens strömt das Löschgas durch die Öffnungen 8, 9 des Isolierstoffkörpers 3 zurück in den Lichtbogenraum.

[0026] Zu diesem Zeitpunkt hat das feststehende, stiftförmige Kontaktstück 1 bereits die Düsenengstelle 10 passiert, so daß das Löschgas an der Düsenengstelle 10 vorbei und durch die Durchtrittsöffnungen 11, 12, 13 des Blasgitterkörpers 14 hindurch in den Expansionsraum 15 abströmen kann.

[0027] Der Blasgitterkörper 14 ist in den Isolierstoffkörper 3 eingeklebt. Eine trichterförmige Erweiterung 16 des Isolierstoffkörpers umgibt den Blasgitterkörper 14 und läßt das Löschgas beschleunigt abströmen.

[0028] Der Blasgitterkörper 14 weist an seinem dem Kontaktstück 1 zugewandten Ende eine Dichtung 17 auf, die einerseits dafür sorgt, daß an dieser Stelle kein Löschgas austreten kann und daß auch keine dielektrisch hochbelasteten Spalte zwischen diesem Teil des Blasgitterkörpers 14 und dem Kontaktstück 1 bestehen. Außerdem sorgt die Dichtung 17 für eine mechanisch genaue und stabile Führung des Isolierstoffkörpers und des antreibbaren Kontaktstückes 2, 4 bei der axialen Schaltbewegung.

Ansprüche

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden Kontaktstücken (1, 2), von denen wenigstens das erste (1) im Einschaltzustand von einem Isolierstoffkörper (3) umgeben ist, und mit einem Druckgasraum (6), in dem im Zuge eines Ausschaltvorgangs Löschgas unter hohem Druck für eine nachfolgende Beblasung eines Lichtbogens gespeichert wird, wobei das erste, insbesondere massiv ausgebildete Kontaktstück (1) beim Schaltvorgang relativ zum Isolierstoffkörper (3) bewegbar ist und wobei zwischen dem Isolierstoffkörper (3) und dem ersten Kontaktstück (1) im Ausschaltzustand ein Abströmkanal vorgesehen ist, der den Lichtbogenraum (7) mit einem Expansionsraum (15) verbindet,
dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Abströmkanal ein mit mehreren Durchtrittsöffnungen (11, 12, 13) für das Löschgas versehener, aus Isolierstoff bestehender Blasgitterkörper (14) angeordnet ist.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Isolierstoffkörper (3) eine Engstelle (10) aufweist, die im Einschaltzustand von dem ersten Kontaktstück (1) im wesentlichen gasdicht verschlossen ist und daß der Blasgitterkörper (14) im Verlauf der Löschgasströmung stromabwärts der Engstelle (10) angeordnet ist.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Blasgitterkörper (14) mehrere in bezug auf die Längsachse der Kontaktstücke (1, 2) axial voneinander beabstandete Durchtritts-Öffnungen (11, 12, 13) aufweist.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Blasgitterkörper (14) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Blasgitterkörper (14) von einer trichterförmigen Erweiterung (16) des Isolierstoffkörpers (3) koaxial umgeben ist.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Blasgitterkörper (14) mit dem Isolierstoffkörper (3) einstückig zusammenhängt.

Zeichnung