Die Erfindung betrifft einen gasisolierten Lasttrennschalter mit einer Löschspule nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs.
Es ist bekannt, in gasisolierten Mittelspannungsschaltanlagen Lasttrennschalter einzusetzen, deren Phasen zur Sicherstellung der Schaltfähigkeit mit Löschspulen ausgerüstet sind. Die Schaltfähigkeit u.a. wird dadurch sichergestellt, daß der beim Schalten entstehende Lichtbogen zwischen dem Festkontakt und dem beweglichen Schaltkontakt der jeweiligen Phase möglichst klein gehalten und rasch gelöscht wird, so daß ein Abbrand an den Kontakten weitestgehend vermieden wird. Die Löschspulen bestehen üblicherweise aus einem metallischen Spulenkern, auf dem eine ein- oder mehrlagige Wicklung aufgebracht ist, in den der Lichtbogen geleitet wird und rotiert, bevor er durch das dadurch entstehende magnetische Feld gelöscht wird.
Die Mittel zur Sicherstellung der Schaltfähigkeit können darin bestehen, daß die Löschspulen einen Hilfskontakt (EP 0 313 106 A2, EP 0 676 782 A2) oder ein "Kommutierungselement" (GB 2 196 794 A) im Abstand vom Festkontakt aufweisen, über den der schaltkontaktseitige Fußpunkt des Lichtbogens (EP 0 313 106 A2) oder der festkontaktseitige Fußpunkt (die beiden anderen Gegenstände) in die Spule übernommen und der Lichtbogen in Folge in dieser gelöscht wird. Dabei kontaktiert der Schaltkontakt den am jeweiligen Spulenkern ausgebildeten Hilfskontakt direkt.
Auch der Gegenstand der EP 0 021 577 A1 ist ein Lasttrennschalter, dessen Phasen mit einer Löschspule ausgerüstet sind. Diese weist einen Wickelkörper (Spulenkern) und eine einlagige Wicklung auf. Im Innern des Wickelkörpers ist ein Hilfskontakt für einen in den Wickelkörper ragenden Schaltkontakt angeordnet, der bei einem Schaltvorgang von diesem kontaktiert wird, bevor der Hauptkontakt geschlossen oder getrennt wird, um den entstehenden Lichtbogen klein zu halten und auf kürzestem Wege zu löschen. Dabei dient der Hilfskontakt als ein Element, das den Verlauf des Lichtbogens zwischen dem Schaltkontakt und dem Wickelkörper der Spule definiert, wobei die Innenfläche des Wickelkörpers als Lauffläche für den Lichtbogen dient. Der Wickelkörper weist überdies auf der Seite der Kontakte eine Elektrode zur Steuerung des elektrischen Feldes der Schalt- und Trennstrecke auf.
Des weiteren ist in der W0 98/06120 eine Schaltanlage mit einem Lasttrennschalter beschrieben, der als Transformatorschalter eingesetzt ist und dessen Phasen mit einer Löschspule versehen sind. Die Löschspule weist einen Wickelkörper mit einem Leitelement zur Lichtbogenleitung in die Spule auf, das bis in die unmittelbare Nähe des Festkontaktes reicht und tangential zur Bewegungsbahn des freien Endes des Schaltkontaktes angeordnet ist und das den festkontaktseitigen Fußpunkt des Lichtbogens übernimmt.
Die Löschspule ist eine ein- oder mehrlagige, auf einem Wickelkörper aus Metall angeordnete Wicklung und weist ein Fußpunkt des Lichtbogens übemehmendes Leitelement auf, das elektrisch mit der Wicklung verbunden ist und bis in die unmittelbare Nähe des Festkontaktes reicht und tangential zur Bewegungsbahn des freien Endes des Schaltkontaktes angeordnet ist. Dadurch ist das Leitelement nicht zwangsläufig auf den Fußpunkt des Lichtbogens gerichtet. Um das Leitelement festkontaktnah und nahe der Bewegungsbahn des Schaltkontaktes anzuordnen, muß die Löschspule gegenüber dem Schaltkontakt im stumpfen oder im rechten Winkel angeordnet sein. Der Wickelkörper besteht aus einem unmagnetischen Metall und die Wicklung üblicherweise aus einem Kupferband mit einer Folien-Isolation zwischen den Bandlagen, wobei der Anfang des Kupferbandes vorzugsweise durch Löten, Nieten oder Schrauben mechanisch und damit auch elektrisch mit dem Wickelkörper verbunden ist.
Das Leitelement ist ein Leitblech, das die Breite eines Schaltmessers hat, wobei dieses als Doppelschaltmesser ausgebildet ist und bekanntermaßen in gattungsgemäßen Schaltanlagen zum Einsatz kommt und das in der "EIN"-Schaltstellung den Festkontakt zwischen den beiden im Abstand zueinander angeordneten Schaltmessem aufnimmt. Das bedeutet, daß das Leitblech eine erhebliche Breite aufweist. Bei diesem Leitblech handelt es sich um ein separates Teil, das über den Wickelkörper elektrisch mit der Spulenwicklung verbunden ist.
Wegen der Anordnung und Ausbildung dieses Leitbleches an dem Wickelkörper der Löschspule und wegen der daraus resultierenden geometrischen Bedingungen für die Anordnung der Löschspule selbst ist diese einerseits aufwendig und andererseits auch nicht universell einsetzbar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gasisolierten Lasttrennschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, dessen Löschspule aufwandsreduziert und weitestgehend universell bei Lasttrennschaltern bzw. Schaltern, bei denen ein Lastschaltvermögen benötigt wird, einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Lasttrennschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die in bekannter Weise aus einem Wickelkörper, einer ein- oder mehrlagigen und mit Festkontaktpotential verbundenen Wicklung und einer Feldsteuerelektrode gebildete Löschspule ist erfindungsgemäß so gestaltet und angeordnet, daß die den Kontakten - einem Festkontakt und einem beweglichen Schaltkontakt - der jeweiligen Phase des Lasttrennschalters zugewandte End-Windung der Wicklung metallisch blank ist, daß der Endabschnitt dieser Windung auf den festkontaktseitigen Fußpunkt des Lichtbogens gerichtet ist, an dem bei einer Schaltbewegung des beweglichen Kontaktes der Lichtbogen ansetzt, und daß das freie Ende des Endabschnitts einen Mindestabstand zu diesem Fußpunkt und zu dem an dem Ende vorbeibewegbaren beweglichen Kontakt hat. Die den Kontakten abgewandte End-Windung der Wicklung ist mit dem Festkontaktpotential verbunden. Der Lichtbogen läuft auf der End-Windung.
Mit dieser Gestaltung und Ausbildung ist die Löschspule unabhängig von dem Schalteraufbau und den räumlichen Bedingungen im Schalterkontaktbereich an allen Lasttrennschaltern bzw. Schaltern einsetzbar, bei denen ein Lastschaltvermögen benötigt wird.
Ihr Erstellungsaufwand ist gegenüber dem der aus dem vorbeschriebenen Stand der Technik bekannten Löschspulen reduziert.
Der Wickelkörper besteht aus einem leitfähigen Kunststoff und kann kontaktseitig ein Elektrodenelement zur Feldsteuerung aufweisen.
Da kein Metallkern (Wickelkörper) vorhanden ist, der stark als Kurzschlußwindung abmagnetisierend wirkt, kann mit wenigen Windungen eine ausreichende Antriebswirkung auf den Lichtbogen erzielt werden. Dadurch wird eine einlagige Wicklung möglich. Erfindungsgemäß ist die letzte Windung blank ausgeführt und dient als Lichtbogenlauffläche.
Vorteilhaft ist es, wenn über der Wicklung eine Abdeckung aus einem leitfähigen Kunststoff angeordnet ist, die ebenfalls kontaktseitig ein Elektrodenelement zur Feldsteuerung aufweist. Das Ende des Wickeldrahtes ist so angeordnet, daß ein zwischen den Kontakten entstehender Lichtbogen in die Löschspule kommutiert. Damit ist der kontaktseitige freie Endabschnitt der End-Windung unabhängig von seiner durch die Lage des Festkontaktes bestimmten Richtung auf einfache Weise an der aus den beiden Elektrodenelementen gebildeten Lichtbogenelektrode vorbestimmt fixierbar.
Als Kunststoff kann wegen seiner mechanischen Eigenschaften vorteilhaft ein thermoplastischer Kunststoff verwendet werden, der vorzugsweise eine Leitfähigkeit von 50 bis 5000 Ohm Durchgangswiderstand hat.
Der Kunststoff kann mit Bestandteilen versehen sein, die bei der Entstehung des Lichtbogens und der damit verbundenen Erwärmung Löschgas abgeben, damit die Löschgaskonzentration im Bereich der Löschspule und der Schaltstrecke erhöht und das Löschvermögen der Löschspule gesteigert werden.
Auch kann der kontaktseitige freie Endabschnitt der Windung mit einer Umhüllung mit einer erhöhten Abbrandfestigkeit versehen sein, um die Standzeit der Löschspule zu erhöhen, vorzugsweise mit einer aufgepreßten Hülse.
Der Wickelkörper ist vorteilhaft auf der den Kontakten abgewandten Seite zur Erleichterung der Montage der Löschspule mit einem angeformten Befestigungselement versehen, dessen Ausbildung in Abhängigkeit vom jeweiligen Schaltertyp bzw. den räumlichen Gegebenheiten vorbestimmbar ist. Auch kann dieses Befestigungselement zugleich als Halterung und Führung für das dem Kontakt abgewandte Ende der Wicklung dienen, so daß diese gemeinsam mechanisch und elektrisch mit dem jeweiligen Kontaktelement, beispielsweise einer Sammelschiene, verbindbar sind. Dazu kann das Befestigungselement eine Einpreßnut für das Ende der Wicklung aufweisen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Figuren zeigen, teilweise schematisch und geschnitten:
In Fig. 1 ist eine Löschspule 1 dargestellt, die einen Festkontakt 2 umgibt und gemeinsam mit diesem auf einem Festkontaktträger 3, der mit einer nicht dargestellten Sammelschiene verbunden ist, angeordnet ist. Mit dem Festkontakt 2 steht ein beweglicher Schaltkontakt 4 in Wirkverbindung. Die Löschspule 1 weist einen aus einem leitfähigem Kunststoff (POM - Polyoxymethylen) bestehenden Wickelkörper 5 mit einer Leitfähigkeit von im wesentlichen 4000 Ohm Durchgangswiderstand, eine einlagige Wicklung 6 und eine diese überdeckende Abdeckung 7 aus dem gleichen Kunststoff auf. Am Wickelkörper 5 und an der Abdeckung 7 ist auf der Seite der Kontakte 2 und 4 jeweils ein Elektrodenelement 8 und 8a zur Feldsteuerung der Schalt- und Trennstrecke angeformt.
Die den Kontakten 2 und 4 zugewandte End-Windung 9 ist metallisch blank (nicht dargestellt), die übrigen Windungen sind isoliert ausgeführt. Der Endabschnitt 10 dieser Windung ist in radialer Richtung zum Spuleninneren zu abgewinkelt und auf den Fußpunkt des Lichtbogens am Festkontakt 2 gerichtet. Das freie Ende hat einen Abstand a von 5 mm zu diesem Fußpunkt sowie zu dem vorbeibewegten und auch zu dem in Schließstellung befindlichen beweglichen Kontakt 4. Der den Kontakten 2 und 4 abgewandte Endbereich 11 der Wicklung 6 ist gemeinsam mit einem am Wickelkörper 5 angeformten Befestigungselement 12 am Festkontaktkörper 3 mit einer Befestigungsschraube 13 angeschraubt und elektrisch verbunden. Das Befestigungselement 12 weist eine Einpreßnut (nicht dargestellt) für den Endbereich 11 auf und dient als Halterung und Führung für diesen.
Fig. 2 zeigt, daß das freie Ende eines beweglichen Kontaktes 4a (Doppelschaltmesser) in der Schließstellung mit einem Festkontakt 2a in der Löschspule 1 angeordnet ist. Der Endbereich 10 der den Kontakten 2a und 4a zugewandten End-Windung 9 befindet sich in unmittelbarer Nähe des Festkontaktes 2a im Schwenkbereich des beweglichen Kontaktes 4a im Bereich zwischen dessen Schaltmessem.
Wird der Kontakt 4 (4a) in seine Offenstellung geschwenkt, löst er sich vom Festkontakt 2 (2a) bei Bildung eines Lichtbogens zwischen dem mittleren Bereich der oberen Kante des Festkontaktes 2 (2a) und dem beweglichen Kontakt 4 (4a). Wenn der Kontakt 4 (4a) das Ende des Endbereiches 10 passiert hat, wird der festkontaktseitige Fußpunkt des Lichtbogens von diesem Endbereich 10 übernommen, der Lichtbogen in die Wicklung 6 geleitet und in bekannter Weise gelöscht.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführung und Anordnung einer erfindungsgemäßen Löschspule 14 an einer Phase eines Lasttrennschalters dargestellt. Die Löschspule 14 ist neben dem Festkontakt 15 auf dem Festkontaktträger 16 mit ihrer Achse A in einem Winkel von 30° gegenüber diesem angeordnet. Sie weist einen Wickelkörper 17 mit einem auf der dem Festkontaktträger 16 abgewandten Seite ausgebildeten Elektrodenelement 18, eine einlagige Wicklung 19, eine Abdeckung 20 mit einem Elektrodenelement 21 und ein abgeformtes Befestigungselement 22 auf. Der Endabschnitt 23 der kontaktseitigen, metallisch blanken End-Windung 24 ist auf den Festkontaktfußpunkt des bei der Trennung des beweglichen und als Doppel-Schaltmesser ausgebildeten Kontaktes 25 vom Festkontakt 15 entstehenden Lichtbogens gerichtet, wobei der Abstand des Endes des Endabschnittes 23 von diesem Festkontakt 3 mm beträgt. Der Endabschnitt 23 ist dabei im Winkel von 30° gegenüber der Achse A abgewinkelt und von einem an der Abdeckung 20 angeformten Trägerelement 26 unterstützt. Am Wickelkörper 17 ist festkontaktträgerseitig das Befestigungselement 22 ausgebildet, zu dem der dem Festkontaktträger 16 zugewandte Endbereich 27 der Wicklung 19 geführt und mit diesem gemeinsam mit der Befestigungsschraube 28 am Festkontaktträger 16 mechanisch und elektrisch festgelegt ist.
Auch bei dieser Löschspulenausführung und -anordnung wird der bei einer Schaltbewegung des beweglichen Kontaktes 25 zwischen diesem und dem Festkontakt 16 entstehende Lichtbogen durch den Endabschnitt 23 der Wicklung 19, der in der Ebene des Festkontaktes 15 und im Bereich zwischen den Schaltmessern angeordnet ist, vom Festkontakt 15 weg auf kürzestem Wege in die Wicklung 19 geleitet und dort gelöscht.