Hochleistungsschalter mit Bewegungsumkehr

Abstract

 Der Hochleistungsschalter ist befüllbar mit einem Löschgas und beinhaltet ein erstes bewegbares Lichtbogenkontaktstück (1) und ein zweites bewegbares Lichtbogenkontaktstück (2) sowie einen Antrieb zum Antreiben des ersten Lichtbogenkontaktstücks (1) und einen Hilfsantrieb (3) zum Antreiben des zweiten Lichtbogenkontaktstücks (2). Gegebenenfalls brennt zwischen den Lichtbogenkontaktstücken ein Lichtbogen (4). Der Hochleistungsschalter besitzt einen Heizraum (11) zur Zwischenspeicherung von durch den Lichtbogen (4) aufgeheiztem Löschgas und eine Isolierdüse (5), welche zur Führung einer Löschgasströmung ein Engnis (6) aufweist, welches mittels eines Kanals (7) mit dem Heizraum (11) verbunden ist. Durch eines der beiden Lichtbogenkontaktstücke (2), welches als Verdämm-Kontaktstück bezeichnet wird, ist das Engnis (6) zumindest teilweise verdämmbar. Der Hilfsantrieb (3) ist derart ausgebildet, dass während eines Ausschaltvorgangs eine Bewegungsrichtungsumkehr des zweiten Lichtbogenkontaktstücks (2) von einer entgegengesetzten zu einer gleichgerichteten Bewegung der beiden Lichtbogenkontaktstücke (1,2) stattfindet, wenn das Engnis (6) nicht mehr durch das Verdämm-Kontaktstück (2) zumindest teilweise verdämmt ist. Vorteilhaft ist das Getriebe ein durch den Antrieb abgetriebenes Getriebe (3).

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hochspannungsschaltertechnik. Sie bezieht sich auf einen Hochleistungsschalter und auf ein Verfahren zum Ausschalten eines Hochleistungsschalters gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Stand der Technik

[0002] Ein derartiger Hochleistungsschalter und ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der Schrift DE 100 03 359 C1 bekannt. Dort ist ein Hochleistungsschalter beschrieben mit zwei bewegbaren Lichtbogenkontaktstücken und einem Heizraum zum Zwischenspeichern von Löschgas, das durch einen gegebenenfalls zwischen den Lichtbogenkontaktstücken brennenden Lichtbogen erhitzt wurde. Der Schalter weist eine Isolierdüse auf, welche zur Führung einer Löschgasströmung ein Engnis aufweist, welches wiederum mittels eines Kanals mit dem Heizraum verbunden ist. Zunächst bewegen sich die beiden Kontaktstücke in entgegengesetzte Richtung, wobei die Kontakttrennung stattfindet und das Engnis durch das zweite der zwei Kontaktstücke zumindest teilweise verdämmt ist. Während das Engnis noch zumindest teilweise durch das zweite Kontaktstück verschlossen ist, findet eine Bewegungsrichungsumkehr des zweiten Kontaktstückes statt. Das zweite Kontaktstück bewegt sich also in dieselbe Richtung wie das erste der zwei Kontaktstücke. Dadurch, dass das Engnis während der Bewegungsrichtungsumkehr immer noch zumindest teilweise durch das zweite Kontaktstück verdämmt ist, kann eine Erhöhung des Löschgasdruckes im Heizraum erzeugt werden. Dadurch kann eine stärkere Lichtbogenbeblasung erreicht werden.

Darstellung der Erfindung

[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine alternative Möglichkeit zur Erzeugung einer effektiven Lichtbogenbeblasung zu schaffen. Insbesondere soll innerhalb sehr kurzer Zeit eine grosse Löschgasmenge erzeugt und ein definierter Löschgasfluss realisiert werden können.

[0004] Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.

[0005] Der erfindungsgemässe Hochleistungsschalter ist vorteilhaft befüllbar mit einem Löschgas und beinhaltet ein erstes bewegbares Lichtbogenkontaktstück und ein zweites bewegbares Lichtbogenkontaktstück sowie einen Antrieb zum Antreiben des ersten Lichtbogenkontaktstücks und einen Hilfsantrieb zum Antreiben des zweiten Lichtbogenkontaktstücks. Gegebenenfalls brennt zwischen den Lichtbogenkontaktstücken ein Lichtbogen. Der Hochleistungsschalter besitzt einen Heizraum zur Zwischenspeicherung von durch den Lichtbogen aufgeheiztem Löschgas und eine Isolierdüse, welche zur Führung einer Löschgasströmung ein Engnis aufweist, welches mittels eines Kanals mit dem Heizraum verbunden ist. Durch eines der beiden Lichtbogenkontaktstücke, welches als Verdämm-Kontaktstück bezeichnet wird, ist das Engnis zumindest teilweise verdämmbar. Der Hilfsantrieb ist derart ausgebildet, dass während eines Ausschaltvorgangs eine Bewegungsrichtungsumkehr des zweiten Lichtbogenkontaktstücks von einer entgegengesetzten zu einer gleichgerichteten Bewegung der beiden Lichtbogenkontaktstücke stattfindet.

[0006] Der erfindungsgemässe Hochleistungsschalter kennzeichnet sich dadurch, dass der Hilfsantrieb derart ausgebildet ist, dass während eines Ausschaltvorgangs die Bewegungsrichtungsumkehr des zweiten Lichtbogenkontaktstücks stattfindet, wenn das Engnis nicht mehr durch das Verdämm-Kontaktstück zumindest teilweise verdämmt ist.

[0007] Dadurch wird es möglich, während eines wesentlichen Teils der Lichtbogenzeit (Lichtbogen-Brenndauer) durch den Lichtbogen Material aus der Isolierdüse entlang der gesamten Länge des Engnisses zu verdampfen. Eine grosse Oberfläche, insbesondere die gesamte Engnis-Innenfläche, kann also während relativ langer Zeit zur Erzeugung (Verdampfung) von lichtbogenlöschendem Material genutzt werden. Dadurch wird eine grosse Menge lichtbogenlöschenden Materials erzeugt, so dass eine effiziente Lichtbogenbeblasung erreicht wird.

[0008] Die nach der Freigabe des Engnisses durch das Verdämm-Kontaktstück stattfindende Bewegungsrichtungsumkehr ermöglicht eine Optimierung des Löschgasflusses nahe dem Verdämm-Kontaktstück. Der Abstand zwischen den zwei Kontaktstücken kann, je nach Verhältnis der Geschwindigkeiten der beiden Kontaktstücke, (leicht) vergrössert oder verkleinert oder, besonders vorteilhaft, im wesentlichen konstant gehalten werden. Insbesondere kann auch ein Abstand zwischen dem Verdämm-Kontaktstück und dem Engnis (leicht) vergrössert oder verkleinert oder, besonders vorteilhaft, im wesentlichen konstant gehalten werden. Wenn beispielsweise die Bewegung der Isolierdüse 1:1 (starr) an die Bewegung des ersten Kontaktstücks gekoppelt ist und somit die nach der Bewegungsrichtungsumkehr gleichgerichtete Bewegung der beiden Kontaktstücke ebenfalls im wesentlichen gleich gross ist, kann ein vorgebbarer Abstand zwischen dem Engnis und dem Verdämm-Kontaktstück im wesentlichen konstant gehalten werden.

[0009] Durch die Bewegungsumkehr wird also eine zunächst antiparallele oder gegensinnigen Bewegung der zwei Lichtbogenkontaktstücke zu einer parallelen oder gleichsinnigen Bewegung der zwei Lichtbogenkontaktstücke.

[0010] Insbesondere wenn als Hilfsantrieb ein von dem Antrieb angetriebenes Getriebe verwendet wird, kann bei der Wahl eines Geschwindigkeitsverhältnisses v1/v2 der Geschwindigkeit v1 des ersten Lichtbogenkontaktstückes zu der Geschwindigkeit v2 des zweiten Lichtbogenkontaktstückes von v1/v2 ≈ 1:1 bei gleichsinniger Kontaktstück-Bewegung ein konstanter Kontaktstück-Abstand (und gegebenenfalls auch ein konstanter Abstand zwischen dem Engnis und dem Verdämm-Kontaktstück) erreicht werden, der auch dann noch konstant bleibt, wenn die Schalterbewegung durch einen Dämpfungsmechanismus abgebremst wird. Auch kann auf diese Weise der Einfluss von Rücklauf auf die genannten Abstände im wesentlichen eliminiert werden. Rücklauf entsteht, wenn die Bewegung eines angetriebenen Kontaktstücks durch Löschgas im Heizraum behindert wird, so dass dadurch eine Bewegungsrichtungsumkehr mindestens eines der Kontaktstücke stattfindet.

[0011] Es kann in dem erfindungsgemässen Hochleistungsschalter also eine gute Kontrolle der Kontaktstück-Abstände und des Engnis-Kontaktstück-Abstandes erreicht werden, so dass gewünschte Strömungsverhältnisse, insbesondere nahe dem Verdämm-Kontaktstück, einstellbar und auch bei verschiedenen Schaltfällen einhaltbar sind. Eine Optimierung des Löschgasflusses in Kontaktstücknähe wird ermöglicht.

[0012] Die Lichtbogenkontaktstücke können gleichzeitig auch Nennstrom-Kontaktstücke sein. Vorteilhaft sind aber zusätzlich zu den Lichtbogenkontaktstücken noch separate Nennstrom-Kontaktstücke vorgesehen. Typischerweise werden bei einem Ausschaltvorgang zunächst die Nennstrom-Kontaktstücke voneinander getrennt, so dass der zu unterbrechende elektrische Strom auf die Lichtbogenkontaktstücke kommutiert. Danach werden die Lichtbogenkontaktstücke unter Zündung eines Lichtbogens getrennt.

[0013] Die erfindungsgemässe Bewegungsrichtungsumkehr des zweiten Lichtbogenkontaktstücks von einer entgegengesetzten zu einer gleichgerichteten Bewegung der beiden Lichtbogenkontaktstücke, wenn das Engnis nicht mehr durch das Verdämm-Kontaktstück zumindest teilweise verdämmt ist, schliesst eine weitere, typischerweise vorher stattfindende Bewegungsrichtungsumkehr des zweiten Lichtbogenkontaktstücks von einer entgegengesetzten zu einer gleichgerichteten Bewegung der beiden Lichtbogenkontaktstücke, die stattfinden kann, während das Engnis noch durch das Verdämm-Kontaktstück zumindest teilweise verdämmt ist, nicht aus.

[0014] Das Engnis kann auch als Düsenkanal bezeichnet werden.

[0015] Der Hilfsantrieb kann einen elektrodynamischen Antrieb beinhalten. Zusätzlich zum elektrodynamischen Antrieb kann der Hilfsantrieb auch noch ein Getriebe beinhalten.

[0016] Vorteilhaft kann der Hilfsantrieb ein durch den Antrieb antreibbares Getriebe sein, insbesondere ein Getriebe, das eine Kulissenscheibe beinhaltet. Mit Vorteil kann das Getriebe einen Hebel und zusätzlich noch einen Winkelhebel aufweisen.

[0017] Insbesondere kann das Getriebe die folgenden Eigenschaften aufweisen: An dem ist Verdämm-Kontaktstück ist ein Bolzen vorgesehen, welcher drehbar an einem ersten Ende eines Hebels gelagert ist. Am zweite Ende des Hebels ist ein Bolzen drehbar gelagert, welcher an einem ersten Schenkel eines Winkelhebels drehbar gelagert ist. Am zweiten Ende des Winkelhebels ist ein drehbar gelagerter Bolzen vorgesehen, welcher mit einer Kulissenscheibe in Eingriff steht. Der Winkelhebel ist ausserdem drehbar mit einem nichtbewegten Teil des Hochleistungsschalters verbunden. Mit Vorteil sind die Drehachsen der genannten Drehungen zueinander parallel ausgerichtet. Die Kulissenscheibe ist mit dem Abtrieb verbunden, insbesondere starr verbunden. Vorteilhaft ist das Getriebe zweifach ausgeführt, wobei die zwei Ausführungen vorteilhaft spiegelsymmetrisch bezüglich einer Ebene angeordnet sind, die parallel zu einer Achse des Verdämm-Kontaktstücks ausgerichtet ist.

[0018] Ein Getriebe kann auch mindestens zwei Hebel aufweisen, deren Enden Schlitze aufweisen, die bei einem Ausschaltvorgang nacheinander mit einer Transmissionsstange in Eingriff gelangen. Details zur konstruktiven Auslegung eines solchen Getriebes können der genannten Schrift DE 100 03 359 C1 entnommen werden, welche hierdurch mit ihrem gesamten Offenbarungsgehalt in die Beschreibung übernommen wird.

[0019] In einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist das zweite Lichtbogenkontaktstück das Verdämm-Kontaktstück.

[0020] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist benachbart zu dem ersten Lichtbogenkontaktstück eine Hilfsdüse angeordnet, die zusammen mit der Isolierdüse den Kanal bildet.

[0021] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist die Isolierdüse mittels des Antriebes antreibbar. Insbesondere kann die Bewegung der isolierdüse direkt und starr oder auch mittels eines Getriebes an die Bewegung des ersten Kontaktstückes gekoppelt sein. Im Falle der starren Kopplung kann eine konstante Geometrie des Kanals vorliegen.

[0022] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist das Engnis im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, und mit Vorteil ist das Verdämm-Kontaktstück ebenfalls im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Der Durchmesser des jeweiligen Zylinders (des Engnisses oder des zweiten Kontaktstücks) muss nicht völlig konstant sein und kann leicht variieren. Abweichungen von einem kreisförmigen Querschnitt zu beispielsweise elliptischen Querschnitten sind möglich.

[0023] Der Hochleistungsschalter kann nach Art eines Selbstblasschalters ausgebildet sein. In diesem Fall ist das Volumen des Heizraums konstant. Der Hochleistungsschalter kann auch nach Art eines Pufferschalters (Blaskolbenschalters) ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Heizraum auch ein Kompressionsraum, dessen Volumen während eines Ausschaltvorgangs verringert wird, um durch den zusätzlichen Druck eine bessere Lichtbogenbeblasung zu erreichen. Der Hochleistungsschalter kann auch einen Heizraum, vorzugsweise mit konstantem Volumen, und zusätzlich einen Kompressionsraum aufweisen, wobei das Volumen mindestens des Kompressionsraums während eines Ausschaltvorgangs verringert wird. Vorteilhaft ist dann ein Ventil zwischen dem Kompressionsraum und dem Heizraum vorgesehen.

[0024] Vorteilhaft kann der Hilfsantrieb derart ausgebildet ist, dass in einer ersten Phase, während der die entgegengesetzten Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke stattfindet, ein Verhältnis v1 /v2 der Geschwindigkeit v1 des ersten Lichtbogenkontaktstückes zu der Geschwindigkeit v2 des zweiten Lichtbogenkontaktstückes von v1/v2 ≤ 1:2.4, insbesondere von v1/v2 ≤ 1:2.8, erreicht wird. Solche grossen Geschwindigkeitsverhältnisse ermöglichen es, innerhalb sehr kurzer Zeit eine grosse Beabstandung der zwei Lichtbogenkontaktstücke zu erreichen. Wenn beispielsweise der Antrieb und das erste Lichtbogenkontaktstück eine Geschwindigkeit von 5 m/s hat, wird bei einem Geschwindigkeitsverhältniss von v1/v2 = 1:3 eine Relativgeschwindigkeit v12 von 20 m/s erreicht. Auf diese Weise kann eine sehr schnelle Kontakttrennung erreicht werden (grosse Geschwindigkeit der Lichtbogenkontaktstücke während oder kurz nach der Kontakttrennung). Auch Relativgeschwindigkeiten von v12 ≥ 13 m/s, v12 ≥ 15 m/s oder von v12 ≥ 19 m/s sind dazu geeignet. Wenn das Engnis eine grosse Länge (axiale Erstreckung) aufweist, kann auf diese Weise eine sehr grosse Oberfläche der Isolierdüse dem Lichtbogen ausgesetzt werden, wodurch grosse Mengen Materials aus der Isolierdüse verdampft werden können, so dass eine effiziente Lichtbogenbeblasung erreicht wird. Insbesondere können Engnis-Längen von mehr als 40 mm, vorteilhaft mehr als 50 mm und mehr als 60 mm eingesetzt werden.

[0025] Vorteilhaft kann der Hilfsantrieb derart ausgebildet sein, dass in einer zweiten Phase, die während der gleichgerichteten Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke stattfindet, für das Verhältnis v1/v2 der Geschwindigkeit v1 des ersten Lichtbogenkontaktstückes zu der Geschwindigkeit v2 des zweiten Lichtbogenkontaktstückes 0.5 ≤ v1/v2 ≤ 1.2, insbesondere von 0.75 ≤ v1/v2 ≤ 1.15, gilt. Besonders vorteilhaft liegt das Geschwindigkeitsverhältnis v1/v2 zwischen 0.9 und 1.1 oder nahe bei eins oder beträgt im wesentlichen eins. Auf diese Weise können wohldefinierte Strömungsverhältnisse nahe dem Verdämm-Kontaktstück erreicht werden. Insbesondere kann der Abstand der beiden Lichtbogenkontaktstücke voneinander und der Abstand des Verdämm-Kontaktstücks zum Engnis im wesentlichen konstant gehalten werden, selbst wenn der Antrieb am Ende des Ausschaltvorgangs gedämpft wird oder wenn es einen Rücklauf gibt.

[0026] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verdämm-Kontaktstück entlang einer Achse erstreckt, und der Antrieb und der Hilfsantrieb ist derart ausgebildet, dass in einer zweiten Phase während der gleichsinnigen Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke ein entlang der Achse gemessener Abstand d zwischen dem Engnis und dem Verdämm-Kontaktstück derart gewählt ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Löschgasströmung in einem solchen Bereich maximal ist, der bezüglich der Achse radial seitlich neben dem zweiten Lichtbogenkontaktstück und/oder innerhalb des zweiten Lichtbogenkontaktstücks angeordnet ist. Der Bereich kann zusammenhängend sein oder aus mehreren Teilbereichen bestehen.

[0027] Der Abstand d ist vorteilhaft derart gewählt, dass bei einer Löschgasströmung durch das Engnis zum Verdämm-Kontaktstück (wenn also das Engnis durch das Verdämm-Kontaktstück freigegeben ist) der Bereich maximaler Strömungsgeschwindigkeit seitlich (also radial) neben dem Verdämm-Kontaktstück liegt und/oder innerhalb des Verdämm-Kontaktstücks angeordnet ist, und insbesondere nicht zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken, also nicht auf der Strecke zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken und auch nicht radial benachbart dieser Strecke angeordnet ist.

[0028] Durch Einhalten solcher Abstände d wird eine besonders vorteilhafte Löschgasströmung nahe dem Verdämm-Kontaktstück und somit eine besonders gute Lichtbogenbeblasung erreicht. Insbesondere wird eine grosse dielektrische Festigkeit der Schaltstrecke erreicht, so dass Rückzündungen verhindert werden können. Wenn bei gleichsinniger Bewegung der Kontaktstücke 1,2 ein Geschwindigkeitsverhältnis v1/v2 nahe eins realisiert ist, kann der genannte Abstand d besonders gut und für längere Zeit (vorteilhaft mindestens 20 ms, mindestens 30 ms oder mindestens 40 ms) innerhalb der genannten Bereiche liegen. Vorteilhaft wird ein solcher Abstand d eingehalten, bis der Ausschaltvorgang abgeschlossen ist.

[0029] Der Abstand d ist eine Beabstandung. Der Abstand d misst sich selbstverständlich zwischen den einander zugewandten Enden von Engnis und Verdämm-Kontaktstück.

[0030] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist das Engnis im wesentlichen als ein Zylinder mit einer Achse und einem Durchmesser D ausgebildet, und der Antrieb und der Hilfsantrieb sind derart ausgebildet, dass in einer zweiten Phase während der gleichsinnigen Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke für einen entlang der Achse gemessenen Abstand d zwischen dem Zylinder und dem Verdämm-Kontaktstück gilt:

Der Winkel α ist gleich einem Öffnungswinkel α eines an das Engnis anschliessenden, erweiterten Bereiches, und für den Parameter b' gilt: b'= b - F/F', wobei F' der Flächeninhalt der bezüglich der Achse radial angeordneten Querschnittsfläche einer gegebenenfalls in dem Verdämm-Kontaktstück vorgesehenen Öffnung zum Abströmen von Löschgas ist, und für den Parameter b gilt:

[0031] Das Engnis ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, und mit Vorteil ist das Verdämm-Kontaktstück ebenfalls im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Der Durchmesser des jeweiligen Zylinders (des Engnisses oder des Verdämm-Kontaktstücks) muss nicht völlig konstant sein und kann leicht variieren. Abweichungen von einem kreisförmigen Querschnitt zu beispielsweise elliptischen Querschnitten sind möglich. Das Engnis (oder auch das Verdämm-Kontaktstück) kann eine andere, vorteilhaft im wesentlichen prismatische Form aufweisen und wird dennoch als im wesentlichen zylindrisch bezeichnet. Für den Durchmesser D ist dann eine entsprechende radiale Abmessung des Engnisses zu nehmen. Insbesondere kann mit guter Genauigkeit der Durchmesser eines solchen Kreises genommen werden, der denselben Flächeninhalt hat wie das Engnis nahe dem Verdämm-Kontaktstück. Auch muss der Durchmesser des Zylinders beziehungsweise die radiale Abmessung des Prismas nicht genau konstant sein. Die für die Bestimmung von d relevante Grösse ist die radiale Abmessung an dem dem Verdämm-Kontaktstück zugewandten Ende des Zylinders oder Prismas. Auch solche Formen sind in dem Begriff "im wesentlichen zylindrisch" umfasst.

[0032] Durch die beschriebene, zylinderdurchmesserabhängige Wahl des Abstandes d wird für die gängigen Schaltergeometrien die erfindungsgemässe Strömungsgeschwindigkeitsbedingung erfüllt. Wenn der Parameter b innerhalb eines engeren der angegebenen Bereiche für b gehalten werden kann, kann ein Beibehalten der vorteilhaften Löschgasströmung besser sichergestellt werden.

[0033] Das erfindungsgemässe Verfahren zum Ausschalten eines Hochleistungsschalters mit einem ersten bewegbaren Lichtbogenkontaktstück und mit einem zweiten bewegbaren Lichtbogenkontaktstück, wobei die beiden Lichtbogenkontaktstücke zueinander entgegengesetzt bewegt werden und voneinander getrennt werden, und wobei durch eines der beiden Lichtbogenkontaktstücke, das als Verdämm-Kontaktstück bezeichnet wird, ein Engnis einer Isolierdüse zumindest teilweise verdämmt wird, und wobei die Bewegungsrichtung des zweiten Lichtbogenkontaktstücks umgekehrt wird, kennzeichnet sich dadurch, dass die Bewegungsrichtung des zweiten Lichtbogenkontaktstücks umgekehrt wird, wenn das Engnis nicht mehr durch das Verdämm-Kontaktstück zumindest teilweise verdämmt wird. Daraus ergeben sich die oben genannten Vorteile.

[0034] Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch als ein Verfahren zum Schalten eines elektrischen Stromes mittels eines Hochleistungsschalters bezeichnet werden.

[0035] Mit Vorteil sind die beiden Lichtbogenkontaktstücke koaxial zueinander angeordnet. Der Kanal kann vorteilhaft als ein Ringkanal ausgebildet sein.

[0036] Mit Vorteil kann eines der beiden Lichtbogenkontaktstücke, insbesondere das erste Lichtbogenkontaktstück, eine Öffnung zur Aufnahme des anderen, vorteilhaft stiftartig ausgebildeten Lichtbogenkontaktstücks im geschlossenem Schalterzustand und zum Abströmen von Löschgas im geöffneten Schalterzustand aufweisen. Insbesondere kann dieses Lichtbogenkontaktstück als eine Kontakttulpe mit einer Vielzahl von Kontaktfingern ausgebildet sein.

[0037] Hochleistungsschalter im Sinne dieser Anmeldung sind insbesondere solche Schalter, die für Nennspannungen von mindestens ca. 72 kV ausgelegt sind. Der Hochleistungsschalter kann eine oder mehrere Schaltkammern aufweisen.

[0038] Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und den Figuren hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0039] Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1

einen erfindungsgemässen Hochleistungsschalter in geöffnetem und in geschlossenen Zustand im Schnitt, mit Getriebe in Aufsicht;

Fig. 2

eine Weg-Zeit-Kurve für einen Ausschaltvorgang;

Fig. 3

eine Geschwindigkeits-Zeit-Kurve für einen Ausschaltvorgang;

Fig. 4

ein Detail eines erfindungsgemässen Hochleistungsschalters mit Getriebe, in Seitenansicht, im geschlossenen Zustand;

Fig. 5

ein Detail eines erfindungsgemässen Hochleistungsschalters mit Getriebe, in Seitenansicht, zum Zeitpunkt der Kontakttrennung;

Fig. 6

ein Detail eines erfindungsgemässen Hochleistungsschalters mit Getriebe, in Seitenansicht, während der Bewegungsumkehr;

Fig. 7

ein Detail eines erfindungsgemässen Hochleistungsschalters mit Getriebe, in Seitenansicht, im geöffneten Zustand.

[0040] Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Für das Verständnis der Erfindung nicht wesentliche Teile sind zum Teil nicht dargestellt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0041] Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemässen Hochleistungsschalter in geöffnetem Zustand (untere Bildhälfte) und in geschlossenem Zustand (obere Bildhälfte). Im rechten Bildteil ist schematisch ein Getriebe 3 in Aufsicht dargestellt. Der mit einem Löschgas (beispielsweise SF₆, oder eine Mischung aus N₂ und SF₆) gefüllte Hochleistungsschalter weist ein erstes bewegbares Lichtbogenkontaktstück 1 auf, das durch einen nicht-dargestellen Antrieb antreibbar ist. Ein geeigneter Antrieb kann beispielsweise ein elektrodynamischer Antrieb oder ein Federspeicherantrieb sein.

[0042] Ein zweites Lichtbogenkontaktstück 2 wird durch einen Hilfsantrieb 3 angetrieben, welcher durch das durch den Antrieb angetriebene Getriebe 3 realisiert ist. Im geschlossenen Schalterzustand berühren die beiden Lichtbogenkontaktstücke 1,2 einander. Es können zusätzlich noch nichtdargestellte Nennstrom-Kontaktstücke vorgesehen sein.

[0043] Das erste Kontaktstück 1 ist mit einer Isolierdüse 5 und einer Hilfsdüse 13 starr verbunden. Die Isolierdüse 5 weist ein Engnis 6 auf, das im wesentlichen zylindrisch mit einem Durchmesser D ausgebildet ist. Anschliessend an das Engnis 6 schliesst ein im Durchmesser erweiterter Bereich 21 mit einem Öffnungswinkel α an. Durch einen Ringkanal 7 ist das Engnis mit einem Heizraum 11 verbunden. Mit dem Heizraum durch ein Ventil 12 verbunden ist ein Kompressionsraum 10. Das Volumen des Heizraumes ist mittels eines Kolbens 15, der vorteilhaft feststehend ausgebildet ist, veränderbar.

[0044] Der Hochleistungsschalter ist im wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse A ausgebildet, wodurch axiale Richtungen z1 und z2, entlang der sich die Lichtbogenkontaktstücke bewegen, und dazu senkrechte radiale Richtungen definiert sind.

[0045] In Fig. 2 ist schematisch ein Weg-Zeit-Diagramm (z-t-Kurven) für die Bewegung des ersten Kontaktstücks 1 (gestrichelte Kurve) und des zweiten Kontaktstücks 2 (gepunktete Kurve) sowie für die Relativ-Bewegung der beiden Kontaktstücke (durchgezogene Linie) dargestellt.

[0046] Die entsprechenden Geschwindigkeits-Zeit-Kurven (v-t-Kurven) sind in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Geschwindigkeit v1 des ersten Kontaktstücks 1 (gestrichelte Kurve) und die Geschwindigkeit v2 des zweiten Kontaktstücks 2 (gepunktete Kurve) sowie die Relativgeschwindigkeit v12 der beiden Kontaktstücke (durchgezogene Linie) sind dargestellt.

[0047] Während eines Ausschaltvorganges zum Unterbrechen eines durch den Hochleistungsschalter fliessenden Stromes bewegt sich zunächst das erste Lichtbogenkontaktstück 1 sowie die Isolierdüse 5, die Hilfsdüse 13 und das Ventil 12 in Richtung z1. Mit einer optionalen Verzögerung bewegt sich das zweite Kontaktstück 2 in Richtung z2. Die durch den Antrieb direkt zu bewegende Masse ist gross gegenüber der durch das Getriebe 3 zu bewegenden Masse. Bis kurz vor Erreichen der maximalen Geschwindigkeit v1 kann darum mit der Beschleunigung des zweiten Kontaktstücks 2 gewartet werden. Das erste Kontaktstück 1 verbleibt nach Erreichen seiner maximalen Geschwindigkeit bis zu einem Abbrems-Vorgang am Ende des Ausschaltvorganges im wesentlichen auf dieser Geschwindigkeit.

[0048] Durch den feststehenden Kolben 15 wird das Volumen des Kompressionsraum reduziert, und das Ventil 12 lässt Löschgas in den Heizraum 10 fliessen. Dann findet während einer Phase hoher oder maximaler Relativgeschwindigkeit v12 die Kontakttrennung unter Zündung eines Lichtbogens 4 statt. Es ist möglich, dass die Kontakttrennung kurz (einige Millisekunden) vor oder nach dem Erreichen der maximalen Relativgeschwindigkeiten stattfindet.

[0049] Der Lichtbogen 4 führt zur Erhitzung von Löschgas und löst im Engnis 6 Abbrandmaterial aus der Isolierdüse 5 heraus. Vermittelst des Ringkanals 7 wird auf diese Weise ein Überdruck im Heizraum 11 erzeugt. Ab einer durch das Ventil 12 vorgebbaren Druckdifferenz zwischen dem Heizraum 11 und dem Kompressionsraum 10, beispielsweise wenn im Heizraum 11 ein grösserer Druck herrscht als im Kompressionsraum 10, schliesst das Ventil 12. Das später aus dem Heizraum 11 und gegebenenfalls auch aus dem Kompressionsraum 10 durch den Heizraum 11 dann durch den Kanal 7 in die zwischen den beiden Kontaktstücken 1,2 angeordnete Löschstrecke fliessende Löschgas dient dann der Löschung des Lichtbogens 4.

[0050] Nachdem das dem ersten Lichtbogenkontaktstück 1 zugewandte Ende des zweiten Lichtbogenkontaktstücks 2 den grössten Teil der Länge des Engnisses 6 mit maximaler Geschwindigkeit v2 durchquert hat, verringert sich v2 wieder. Das zweite Kontaktstück 2 kommt zum Stillstand und bewegt sich, nachdem es das Engnis 6 freigegeben hat, in Richtung z1 und somit parallel zu (gleichgerichtet mit) dem ersten Kontaktstück 1. Nach dieser Bewegungsrichtungsumkehr erreicht das zweite Kontaktstück 2 bald die gleiche Geschwindigkeit wie das erste Kontaktstück 1.

[0051] Sobald das Engnis 6 vom zweiten Kontaktstück 2 nicht mehr zumindest teilweise verdämmt ist, kann Löschgas durch den Kanal 7 nicht nur durch das tulpenförmige erste Kontaktstück 1 (in Richtung z1), sondern auch durch das Engnis 6 und am stiftförmigen zweiten Kontaktstück 2 vorbei (in Richtung z2) abströmen.

[0052] Durch das Geschwindigkeitsverhältnis v1/v2 von im wesentlichen 1:1 bei gleichsinniger Bewegung der beiden Kontaktstücke 1,2 kann ein Abstand d zwischen dem zweiten, vorteilhaft stiftartig ausgebildeten Kontaktstück 2 und dem Engnis 6 im wesentlichen konstant gehalten werden. Dieser Abstand d ist derart gewählt, dass bei einer Löschgasströmung durch das Engnis 6 zum Verdämm-Kontaktstück 2 (in Richtung z2) die maximale Strömungsgeschwindigkeit seitlich (also radial) neben dem Verdämm-Kontaktstück 2 liegt, und insbesondere nicht auf der Strecke zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken 1 und 2 (oder radial dieser Strecke benachbart). Dadurch wird eine besonders effiziente Lichtbogenbeblasung erreicht, und ein Rückzünden des Lichtbogens wird effektiv unterbunden. Der Abstand d wird als d ≈ (0.7±0.2)×D gewählt, wobei D der Durchmesser des Engnisses 6 (an seinem z2-seitigen Ende) ist. Wäre der Winkel α kleiner als 45°, so würde der Abstand d vorteilhaft näherungsweise als d ≈ (0.7±0.2)×D / tan α gewählt.

[0053] Wenn durch das Getriebe 3 ein Geschwindigkeitsverhältnis v1 /v2 von 1:1 (nach der Bewegungsrichtungsumkehr) vorgegeben ist, kann der Abstand d und damit auch die entsprechenden Strömungsverhältnisse auch dann eingehalten werden, wenn der Schalter in die Dämpfung geht, also die Kontaktstücke 1,2 durch einen Dämpfungsmechanismus abgebremst werden. Gegen Ende eines Ausschaltvorganges kommt es oft auch zu einem durch die Druckverhältnisse in dem Heizraum 11 und/oder dem Kompressionsraum 10 hervorgerufenen Rücklauf des ersten Kontaktstücks 1. Auch durch einen derartigen Rücklauf kann bei der Wahl eines Geschwindigkeitsverhältnisses v1/v2 von 1:1 der Abstand d nicht verändert werden. Insofern können optimale Strömungsverhältnisse bis ans Ende der Ausschaltbewegung beibehalten und dadurch eine sichere Lichtbogenlöschung ohne Rückzünden sichergestellt werden. Durch das Geschwindigkeitsverhältnis v1 /v2 von 1:1 ist auch der Abstand zwischen den beiden Kontaktstücken 1 und 2 konstant, so dass die elektrische Feldverteilung konstanthaltbar ist.

[0054] Durch ein Geschwindigkeitsverhältnis v1/v2 von etwa 1:1 nach der Bewegungsrichtungsumkehr ist es möglich, die Belastung der Dämpfungseinrichtung zu verringern oder eine weniger aufwendige Dämpfungseinrichtung einzusetzen, da ein längerer Dämpfungshub (längere Strecke, während der die Bewegungen abgebremst werden) vorgesehen werden kann. Denn nach einem frühen Erreichen eines ausreichenden (typischerweise nahezu maximalen) Abstandes zwischen den Lichtbogenkontaktstücken kann das Abbremsen der Kontaktstücke bereits beginnen, da der Kontaktstück-Abstand durch die 1:1-Übersetzung konstantgehalten wird. Für ein Geschwindigkeitsverhältnis v1 /v2, das nahe bei eins liegt, gilt im Prinzip das gleiche, wobei jedoch kleine Veränderungen des Kontaktstück-Abstandes vorkommen.

[0055] Die Figs. 2 und 3 zeigen die Bewegungen der Kontaktstücke 1,2 nur bis kurz nach dem Einsatz der Dämpfung. Mit P1 ist eine erste Phase bezeichnet, während welcher bei entgegengesetzter Bewegung der beiden Kontaktstücke 1,2 eine maximale Relativgeschwindigkeit v12 vorliegt. Diese beträgt im dargestellten Fall v12 ≈ 20 m/s. Mit P2 ist eine zweite Phase bezeichnet, während welcher bei gleichgerichter Bewegung der beiden Kontaktstücke 1,2 nach Freigabe des Engnisses ein Geschwindigkeitsverhältnis v1/v2 von etwa 1:1 vorliegt. In den Figs. 2 und 3 fällt das Ende der zweiten Phase P2 mit dem Einsatz der Dämpfung zusammen.

[0056] Figs. 4 bis 7 zeigen schematisch ein Detail eines erfindungsgemässen Hochleistungsschalters mit einem Getriebe 3 in Seitenansicht zu verschiedenen Zeitpunkten. Wie auch dem rechten Teil vom Fig. 1 zu entnehmen ist (dort in Aufsicht), ist ein Hebel 8 an einem ersten Ende mittels eines Bolzens 16 an dem zweiten Kontaktstück 2 drehbar gelagert. An dem zweiten Ende des Hebels 8 ist der Hebel 8 mittels eines Bolzens 17 an einem Schenkel eines Winkelhebels 9 drehbar gelagert. Der zweite Schenkel des Winkelhebels 9 ist mittels eines Bolzens 18 in einer Kulissenscheibe 14 geführt. Der Winkelhebel 9 ist mittels eines ortsfesten, beispielsweise am Gehäuse des Hochleistungsschalters befestigten Bolzens 19 drehbar gelagert. Wie mittels einer Wirklinie W symbolisiert, ist die Bewegung der Kulissenscheibe 14 (vorzugsweise starr) an die Bewegung des ersten Kontaktstücks 1 gekoppelt.

[0057] Durch die mit dem Antrieb verbundene Kulissenscheibe 14 wird also über einen Hebelmechanismus die Bewegung des zweiten Kontaktstücks 2 gesteuert. Das Getriebe 3 kann eine lineare Bewegung (des Antriebes) mit konstanter Geschwindigkeit umsetzen in eine Bewegung mit Bewegungsrichtungsumkehr. Durch geeignete Wahl der Hebellängen und - winkel ist ein gewünschtes Geschwindigkeitsprofil für das zweite Kontaktstück 2 wählbar.

[0058] Das Getriebe 3 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, symmetrisch aufgebaut sein, was zu einer günstigeren Kräfteverteilung und grösserer Stabilität führt.

[0059] Fig. 4 zeigt den geschlossenen Schalterzustand zu Beginn einer Ausschaltbewegung. Fig. 5 zeigt den Zustand ungefähr zum Zeitpunkt der Kontakttrennung. Fig. 6 zeigt einen Zustand während der Bewegungsrichtungsumkehr des zweiten Kontaktstücks 2. Fig. 7 zeigt den geöffneten Schalterzustand am Ende einer Ausschaltbewegung.

[0060] Durch die Reduktion der Geschwindigkeit v2 des zweiten Kontaktstücks 2 am Ende der Ausschaltbewegung kann die Belastung einer die Bewegung der Kontaktstücke abbremsenden Dämpfungseinrichtung verringert werden, da eine geringere Bewegungsenergie absorbiert werden muss.

[0061] Die Geschwindigkeit v1 des ersten Kontaktstücks 1 kann nach der anfänglichen Bescheunigung typischerweise zwischen 3 m/s und 10 m/s betragen, beispielsweise 5 m/s. Die Geschwindigkeit v2 des zweiten Kontaktstücks 1 kann im Maximum typischerweise 10 m/s bis 20 m/s betragen, beispielsweise 15 m/s. Das maximale Geschwindigkeitsverhältnis v1/v2 (bei entgegengesetzter Bewegung) kann zwischen 1 :2.4 und 1 :3.5 betragen, beispielsweise 1:3. Dadurch können entsprechend grosse Relativgeschwindigkeiten v12 zwischen typischerweise 15 m/s, 20 m/s und mehr erreicht werden, die eine rasche Freigabe des Engnisses 6 und eine effiziente Lichtbogenbeblasung durch Bereitstellung eines grossen Löschgasdruckes innerhalb kurzer Zeit ermöglichen. Ein grosser Abstand zwischen den Kontaktstücken 1 und 2 (Isolierstrecke) kann innerhalb sehr kurzer Zeit erreicht werden. Ein entsprechender Hochleistungsschalter kann für Nennkurzschlussströme von über 40 kA oder über 50 kA bei Nennspannungen von über 1 70 kV oder über 200 kV ausgelegt sein.

[0062] Die maximale Relativgeschwindigkeit v_12,max der Kontaktstücke 1,2 kann bei einem solchen Schalter vorteilhaft um mindestens 40 %, insbesondere mindestens 60 % und sogar um mindestens 80 % grösser gewählt werden, als dies zum kapazitiven Schalten notwendig wäre. Vorteilhaft ist die Schaltkammer derart ausgelegt, dass, wenn sie in einem einkammerigen Hochleistungsschalter eingebaut ist, für die maximale Relativgeschwindigkeit v_12,max der beiden Lichtbogenkontaktstücke (1,2) zueinander während eines Ausschaltvorgangs gilt: v_12,max ≥ k' × U_N·p·f / (E_krit·p₀) , wobei U_N die Nennspannung des Hochleistungsschalters, p der Polfaktor des Hochleistungsschalters, E_krit die Einsatzfeldstärke für Entladungen des Löschgases, und p₀ der Fülldruck des Löschgases ist, und f die Hochspannungsnetzfrequenz ist, für die der Hochleistungsschalter ausgelegt ist. Der Faktor k' beträgt 23, vorteilhaft 27 oder bevorzugt 31. Im Falle eines Hochleistungsschalters mit mehr als einer Schaltkammer muss noch ein weiterer Faktor hinzumultipliziert werden, der die Versteuerung des Hochleistungsschalters berücksichtigt.

[0063] Dadurch wird es möglich, innerhalb sehr kurzer Zeit eine sehr grosse Lichtbogenstrecke zu erzeugen. Eine grosse Oberfläche, insbesondere die gesamte Engnis-Innenfläche, kann während einer relativ langen Zeitdauer zur Erzeugung (Verdampfung) von lichtbogenlöschendem Material genutzt werden. Dadurch wird eine grosse Menge lichtbogenlöschenden Materials erzeugt, so dass eine effiziente Lichtbogenbeblasung erreicht wird. Aufgrund der sehr schnellen Relativbewegung kann diese grosse Menge lichtbogenlöschenden Materials bereits innerhalb einer sehr kurzen Zeit erzeugt werden, so dass ein sehr grosser Löschgasdruck erzeugbar ist, und die Druckerzeugung kann sehr rasch nach der Kontakttrennung stattfinden. Dadurch kann eine sehr starke Lichtbogenbeblasung und somit ein sehr sicheres Schalten, auch grosser Kurzschlussströme, erreicht werden.

Bezugszeichenliste

[0064] 

1

erstes Lichtbogenkontaktstück

2

zweites Lichtbogenkontaktstück, Verdämm-Kontaktstück

3

Hilfsantrieb, Getriebe

4

Lichtbogen

5

Isolierdüse

6

Engnis

7

Kanal, Ringkanal

8

Hebel

9

Winkelhebel

10

Kompressionsraum

11

Heizraum

12

Ventil

13

Hilfsdüse

14

Kulisse, Kulissenscheibe

15

Kolben

16,17,18

Bolzen, drehbare Lagerung

19

fixierter Bolzen, drehbare Lagerung

21

Bereich, im Durchmesser erweiterter Bereich

A

Achse, Symmetrieachse

b,b'

Parameter

d

Abstand

D

Durchmesser, radiale Abmessung

P1

erste Phase

P2

zweite Phase

v1

Geschwindigkeit des ersten Kontaktstücks

v2

Geschwindigkeit des zweiten Kontaktstücks

v12

Relativgeschwindigkeit der Kontaktstücke

v_12,max

maximale Relativgeschwindigkeit der Kontaktstücke

W

Wirklinie

z

Weg-Koordinate

z1

Richtung

z2

Richtung

α'

Winkel

α

Öffnungswinkel

Ansprüche

1. Hochleistungsschalter, befüllbar mit einem Löschgas, mit einem ersten bewegbaren Lichtbogenkontaktstück (1) und einem zweiten bewegbaren Lichtbogenkontaktstück (2), mit einem Antrieb zum Antreiben des ersten Lichtbogenkontaktstücks (1) und einem Hilfsantrieb (3) zum Antreiben des zweiten Lichtbogenkontaktstücks (2), mit einem gegebenenfalls zwischen den Lichtbogenkontaktstücken (1,2) brennenden Lichtbogen (4), mit einem Heizraum (11) zur Zwischenspeicherung von durch den Lichtbogen (4) aufgeheiztem Löschgas, und mit einer Isolierdüse (5), welche zur Führung einer Löschgasströmung ein Engnis (6) aufweist, welches mittels eines Kanals (7) mit dem Heizraum (11) verbunden ist und durch eines der beiden Lichtbogenkontaktstücke (1;2), das als Verdämm-Kontaktstück (2) bezeichnet wird, zumindest teilweise verdämmbar ist, wobei der Hilfsantrieb (3) derart ausgebildet ist, dass während eines Ausschaltvorgangs eine Bewegungsrichtungsumkehr des zweiten Lichtbogenkontaktstücks (2) von einer entgegengesetzten zu einer gleichgerichteten Bewegung der beiden Lichtbogenkontaktstücke (1 ;2) stattfindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hilfsantrieb (3) derart ausgebildet ist, dass während eines Ausschaltvorgangs die Bewegungsrichtungsumkehr des zweiten Lichtbogenkontaktstücks (2) stattfindet, wenn das Engnis (6) nicht mehr durch das Verdämm-Kontaktstück (2) zumindest teilweise verdämmt ist.

2. Hochleistungsschalter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (3) einen elektrodynamischen Antrieb beinhaltet.

3. Hochleistungsschalter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (3) ein durch den Antrieb antreibbares Getriebe (3) ist.

4. Hochleistungsschalter gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) mindestens eine Kulissenscheibe (14) beinhaltet.

5. Hochleistungsschalter gemäss Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) mindestens einen Hebel (8) und zusätzlich mindestens einen Winkelhebel (9) beinhaltet.

6. Hochleistungsschalter gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) mindestens zwei Hebel aufweist, deren Enden Schlitze aufweisen, die bei einem Ausschaltvorgang nacheinander mit einer Transmissionsstange in Eingriff gelangen.

7. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lichtbogenkontaktstück (2) das Verdämm-Kontaktstück (2) ist.

8. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu dem ersten Lichtbogenkontaktstück (1) eine Hilfsdüse (13) angeordnet ist, die zusammen mit der Isolierdüse (5) den Kanal (7) bildet.

9. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierdüse (5) mittels des Antriebes antreibbar ist.

10. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Engnis (6) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, und dass das Verdämm-Kontaktstück (2) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.

11. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kompressionsraum (10) vorhanden ist, dessen Volumen während eines Ausschaltvorganges verringert wird.

12. Hochleistungsschalter gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsraum (10) von dem Heizraum (11) verschieden ist, und dass ein Ventil (12) zwischen dem Kompressionsraum (10) und dem Heizraum (11) vorgesehen ist.

13. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (3) derart ausgebildet ist, dass in einer ersten Phase (P1) während der entgegengesetzten Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke (1,2) ein Verhältnis v1/v2 der Geschwindigkeit v1 des ersten Lichtbogenkontaktstückes (1) zu der Geschwindigkeit v2 des zweiten Lichtbogenkontaktstückes (2) von v1/v2 ≤ 1:2.4, insbesondere von v1/v2 ≤ 1:2.8, erreicht wird.

14. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und der Hilfsantrieb (3) derart ausgebildet sind, dass in einer ersten Phase (P1) während der entgegengesetzten Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke (1,2) eine Relativgeschwindigkeit v12 der beiden Lichtbogenkontaktstücke (1,2) von v12 ≥ 15 m/s, insbesondere von v12 ≥ 18 m/s, erreicht wird.

15. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (3) derart ausgebildet ist, dass in einer zweiten Phase (P2) während der gleichgerichteten Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke (1,2) für das Verhältnis v1/v2 der Geschwindigkeit v1 des ersten Lichtbogenkontaktstückes (1) zu der Geschwindigkeit v2 des zweiten Lichtbogenkontaktstückes (2) gilt: 0.4 ≤ v1/v2 ≤ 1.2, insbesondere 0.75 ≤ v1/v2 ≤ 1.15.

16. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdämm-Kontaktstück (2) entlang einer Achse (A) erstreckt ist, und dass der Antrieb und der Hilfsantrieb (3) derart ausgebildet sind, dass in einer zweiten Phase (P2) während der gleichsinnigen Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke (1,2) ein entlang der Achse (A) gemessener Abstand d zwischen dem Engnis (6) und dem Verdämm-Kontaktstück (2) derart gewählt ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Löschgasströmung in einem solchen Bereich maximal ist, der bezüglich der Achse (A) radial seitlich neben dem zweiten Lichtbogenkontaktstück (2) und/oder innerhalb des zweiten Lichtbogenkontaktstücks (2) angeordnet ist.

17. Hochleistungsschalter gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Engnis (6) im wesentlichen als ein Zylinder mit einer Achse (A) und einem Durchmesser D ausgebildet ist, und dass der Antrieb und der Hilfsantrieb (3) derart ausgebildet sind, dass in einer zweiten Phase (P2) während der gleichsinnigen Bewegung der Lichtbogenkontaktstücke (1,2) für einen entlang der Achse (A) gemessenen Abstand d zwischen dem Zylinder und dem Verdämm-Kontaktstück (2)

gilt, wobei der Winkel α ist gleich einem Öffnungswinkel α eines an das Engnis anschliessenden, erweiterten Bereiches (21) ist, und wobei für den Parameter b' gilt: b'= b - F/F', wobei F' der Flächeninhalt der bezüglich der Achse (A) radial angeordneten Querschnittsfläche einer gegebenenfalls in dem Verdämm-Kontaktstück (2) vorgesehenen Öffnung zum Abströmen von Löschgas ist, und wobei für den Parameter b gilt:

insbesondere

18. Verfahren zum Ausschalten eines Hochleistungsschalters mit einem ersten bewegbaren Lichtbogenkontaktstück (1) und mit einem zweiten bewegbaren Lichtbogenkontaktstück (2), wobei die beiden Lichtbogenkontaktstücke (1,2) zueinander entgegengesetzt bewegt werden und voneinander getrennt werden, und wobei durch eines der beiden Lichtbogenkontaktstücke (1 ;2), das als Verdämm-Kontaktstück (2) bezeichnet wird, ein Engnis (6) einer Isolierdüse (5) zumindest teilweise verdämmt wird, und wobei die Bewegungsrichtung des zweiten Lichtbogenkontaktstücks (2) umgekehrt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bewegungsrichtung des zweiten Lichtbogenkontaktstücks (2) umgekehrt wird, wenn das Engnis (6) nicht mehr durch das Verdämm-Kontaktstück (2) zumindest teilweise verdämmt wird.

Zeichnung