Hochspannungsschalter

Abstract

 Der Hochspannungsschalter enthält einen Auspuffraum (43), einen Kompressionsraum (52) zur Aufnahme von Löschgas mit einem von einen Antrieb (D) des Schalters veränderlichen Rauminhalt und ein zwischen Kompressionsraum (52) und Auspuffraum (43) angeordnetes und vom Auspuffraum (43) durch eine Zwischenwand (42) gasdicht abgetrenntes Zwischenvolumen (44). Die Zwischenwand (42) ist Teil eines den Auspuffraum (43) und das Zwischenvolumen (44) radial nach aussen begrenzenden hohlen Metallgusskörpers (40). In der Einschaltposition des Schalters ist der Rauminhalt des Zwischenvolumens (44) grösser als der Rauminhalt des Kompressionsraums (52).
Durch Integration der Zwischenwand (42) in den Metallgusskörper (40) werden der Aufbau und die Fertigung des Schalters vereinfacht, da Teile eingespart werden und der Metallgusskörper (40) zugleich eine Vielzahl von Funktionen ausführt. Zudem wird nun wegen der geeigneten Bemessung des Zwischenvolumens (44) bei einer Schnellwiedereinschaltung der Kompressionsraum (52) unabhängig von der Qualität des in einem Speicherraum (11) des Schalters vorhandenen Isoliergases mit frischem Isoliergas versorgt, wodurch beim nachfolgenden Ausschalten dielektrisch hochwertiges Löschgas zur Verfügung steht.

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochspannungsschalter nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 9.

[0002] Schalter der vorgenannten Art sind im allgemeinen Leistungsschalter, die im Spannungsbereich von über 70 kV Ausschaltströme von über 10 kA beherrschen. Solcher Schalter weisen ein Schaltergehäuse auf, das mit einem Lichtbogenlöscheigenschaften aufweisenden Isoliergas, etwa auf der Basis von Schwefelhexafluorid und/oder Stickstoff und/oder Kohlendioxid, von im allgemeinen bis zu einigen bar Druck gefüllt ist. Beim Abschalten kleiner Ströme reicht eine durch den Schaltlichtbogen erzeugte Löschgasmenge im allgemeinen nicht aus, um durch thermische Beblasung des Schaltlichtbogens eine dielektrisch verfestigte Schaltstrecke und damit eine Unterbrechung des abzuschaltenden Stroms zu erreichen. Daher weisen die Schalter eine als Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung ausgebildete Blashilfe zur Erzeugung von Löschgas auf. Der Kompressionsraum dieser Blashilfe wird beim Schnellwiedereinschalten mit Gas aus dem Schaltergehäuse gefüllt, welches beim nachfolgenden Ausschaltvorgang durch Kompression zu Löschgas verdichtet wird. Unmittelbar vor dem Schnellwiedereinschalten treten jedoch dielektrisch problematische Auspuffgase aus einer Löschkammer der Schalter in einen vom Schaltergehäuse begrenzten Speicherraum, aus dem bei der Schnellwiedereinschaltung Isoliergas in den Kompressionsraum eingesaugt wird.

STAND DER TECHNIK

[0003] Schalter gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sind beschrieben in US 5,478,980 A und EPO 970 498 B1. Diese Schalter weisen jeweils ein isoliergasgefülltes Gehäuse auf, das radial nach aussen einen Speicherraum für das Isoliergas begrenzt. Im Gehäuse ist jeweils eine Kontaktanordnung mit zwei längs einer Achse relativ zueinander verschiebbaren Schaltstücken gehalten. Ein von einem Antrieb der Schalter bewegbares erstes beider Schaltstücke weist in koaxialer Anordnung einen hohlen Lichtbogenkontakt und einen den hohlen Lichtbogenkontakt umgebenden hohlen Nennstromkontakt auf. In die Wand eines rohrförmigen Kontaktträgers des hohlen Lichtbogenkontakts ist ein Gasauslass eingeformt. Ein ringförmig ausgebildeter Auspuffraum ist um einen einen Gasauslass enthaltenden Abschnitt des rohrförmigen Kontaktträgers geführt und kommuniziert über eine radial nach aussen geführte Auspufföffnung mit dem Speicherraum. Die Schalter enthalten ferner jeweils eine vom Antrieb betätigbare Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung mit einem ringförmig ausgebildeten Kompressionsraum zur Aufnahme von Löschgas, und ein zwischen dem Kompressionsraum und dem Auspuffraum angeordnetes Zwischenvolumen. Dieses Zwischenvolumen ist vom Auspuffraum jeweils durch eine Zwischenwand getrennt und kommuniziert radial nach aussen mit dem Speicherraum. Beim Einschalten ist es über ein Rückschlagventil mit dem Kompressionsraum verbunden.

[0004] Bei diesen Schaltern gelangen beim Ausschalten heisse Auspuffgase über ein vom Zwischenvolumen getrenntes Auspuffvolumen in den Speicherraum und wird beim Schnellwiedereinschalten im Speicherraum befindliches Isoliergas über das Zwischenvolumen in den Kompressionsraum eingesaugt. Dadurch wird die Qualität des beim Wiedereinschalten in den Kompressionsraum geführten Gases verbessert.

[0005] Bei dem in US 5,478,980 A beschriebenen Schalter weist das zweite Schaltstück einen stiftförmigen Lichtbogenkontakt auf, der bei einem Ausschaltvorgang über eine am ersten Schaltstück befestigte Isolierdüse und ein feststehend gehaltenes Umlenkgetriebe gegenläufig zum hohlen Lichtbogenkontakt des ersten Schaltstücks bewegt wird. Hierbei wird die zur Bewegung benötigte Antriebskraft über einen am Ausblasende der Isolierdüse starr befestigten Ringkörper in das Umlenkgetriebe eingeleitet. Aufgrund der so erreichten hohen Kontakttrenngeschwindigkeit wird auch mit einem kleinen Zwischenvolumen ein gutes Schaltvermögen erreicht.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0006] Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und kostengünstig gefertigt werden können, sich durch ein gutes Schaltvermögen auszeichnen und lediglich einen schwach bemessenen Antrieb benötigen.

[0007] Bei der gemäss Patentanspruch 1 ausgebildeten Ausführungsform des Schalters nach der Erfindung ist die Zwischenwand Teil eines den Auspuffraum und das Zwischenvolumen radial nach aussen begrenzenden, die Auspuff- und die Ansaugöffnung enthaltenden, hohlen Metallgusskörpers, ist der Kolben an einer Stirnseite des Metallgusskörpers befestigt und begrenzt das Zwischenvolumen axial, und ist in der Einschaltposition des Schalters der durch den axialen Abstand der Zwischenwand vom Kolben bestimmte Rauminhalt des Zwischenvolumens grösser als der Rauminhalt des Kompressionsraums.

[0008] Durch Integration der Zwischenwand in den Metallgusskörper werden der Aufbau und die Fertigung des Schalters vereinfacht. Mit einem in einem Giessprozess kostengünstig zu fertigenden Bauteil werden nun das mechanische Führen des vom Antrieb bewegten Schaltstücks, das Tragen des Schaltergehäuses, das Führen des Schalterstroms, das Übertragen des Schalterstroms ins angetriebene Schaltstück und das gasdichte Trennen von Auspuffraum und Zwischenvolumen erreicht. Da der Kolben an einer Stirnseite des Metallgusskörpers befestigt ist, ergeben sich zusätzliche Funktionen, wie die axiale Begrenzung und die geeignete Bemessung des Zwischenvolumens, in fertigungstechnisch einfacher Weise durch sowieso benötigte Bauteile. Zudem ist der Rauminhalts des Zwischenvolumens nun so bemessen, dass bei einer Schnellwiedereinschaltung der Kompressionsraum unabhängig von der Qualität des im Speichervolumen vorhandenen Isoliergases mit frischem Isoliergas versorgt wird, so dass für den der Schnellwiedereinschaltung folgenden Ausgangschaltvorgang ebensoviel hochwertiges Löschgas zur Verfügung wie für den vor der Schnellwiedereinschaltung ausgeführten Ausschaltvorgang. Der Rauminhalt des Kompressionsraums kann wegen der guten Qualität des Löschgases daher klein gehalten werden, so dass in entsprechender Weise Antriebsenergie eingespart wird.

[0009] Eine mit grosser Sicherheit ausreichende Menge an hochwertigem Löschgas steht dann zur Verfügung, wenn der Rauminhalt des Zwischenvolumens mindestens das 1,2-fache des Rauminhalts des Kompressionsraums beträgt.

[0010] Eine gute Verteilung der Führungskräfte und zugleich eine gute Übertragung des Schalterstroms vom Metallgusskörper auf den Nennstromkontakt wird erreicht, wenn in die Zwischenwand ein erster Abschnitt einer Führungsbahn einer Gleitführung des hohlen Lichtbogenkontakts und in die Aussenfläche des Metallgusskörpers ein erster Abschnitt einer Führungsbahn einer Gleitführung des hohlen Nennstromkontakts eingeformt ist.

[0011] Besteht der Metallgusskörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, so weist ein den erster Führungsbahnabschnitt der Gleitführung des hohlen Nennstromkontakts enthaltender erster Abschnitt des Metallgusskörpers in vorteilhafter Weise eine grössere Wandstärke auf als ein daran anschliessender, in einer Stirnseite des Metallgusskörpers auslaufender zweiter Abschnitt. Da der Metallgusskörper den Schalterstrom lediglich in seinem dickwandig ausgebildeten Abschnitt führt, sind die Stromverluste im Metallgusskörper vergleichbar den Stromverlusten in dem den ersten Abschnitt des Metallgusskörpers kontaktierenden, hohlen Nennstromkontakt, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht und gegenüber dem ersten Abschnitt des Metallgusskörpers eine 2- bis 3- fache kleinere Wandstärke aufweist.

[0012] Der Metallgusskörper und der Kolben tragen zugleich jeweils auch einen von zwei Abschnitten der Führungsbahn einer Gleitführung des hohlen Lichtbogenkontakts und der Führungsbahn einer Gleitführung des hohlen Nennstromkontakts. Da der Kolben und damit auch ein Überdruckventil und ein als Nachfüllventil wirkendes Rückschlagventil leicht an der Stirnseite des Metallgusskörpers befestigt werden können und beim Befestigung die einzelnen Abschnitte unter Bildung der Führungsbahnen der beiden vorgenannten Gleitführungen zusammengeführt werden, vereinfacht sich die Fertigung des Schalters erheblich.

[0013] Bei der gemäss Patentanspruch 9 ausgebildeten Ausführungsform des Schalters nach der Erfindung ist der Ringkörper gasdicht in einem feststehend gehaltenen Zylinder geführt und ist ein vom Zylinder begrenztes, Ausblasgase aus der Isolierdüse aufnehmendes Steuervolumen vorgesehen, dessen Rauminhalt in axialer Richtung vom Ringkörper und einer feststehenden, einen Gasauslass enthaltenden Wand bestimmt ist. Daher wird bei dieser Ausführungsform Antriebskraft eingespart. Zudem kann der Rauminhalt des Zwischenvolumens klein gehalten werden oder kann das Zwischenvolumen gegebenenfalls sogar entfallen.

[0014] Eine besonders gute Antriebsunterstützung wird erreicht, wenn der Rauminhalt des Steuervolumens und der Strömungsquerschnitt des zweiten Gasauslasses so bestimmt sind, dass oberhalb eines Grenzwerts des im Kompressionsraum herrschenden Drucks des Löschgases der Druck der Ausblasgase im Steuervolumen so hoch ist, dass sich eine im Kompressionsraum durch den Druck des Löschgases hervorgerufene und auf den Schalterantrieb wirkende erste Kraft und eine durch den Druck der Ausblasgase im Steuervolumen hervorgerufene und entgegen der ersten Kraft auf den Schalterantrieb wirkende zweite Kraft einander weitgehend kompensieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0015] Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig.1

eine Aufsicht auf einen längs einer Achse geführten Schnitt durch einen Teil eines Hochspannungsschalters nach der Erfindung in der Einschaltstellung, und

Fig.2

den Schalter nach Fig.1 während eines Ausschaltvorgangs.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0016] Der in den beiden Figuren dargestellte Hochspannungsschalter ist als Leistungsschalter ausgeführt und enthält ein mit einem komprimierten Isoliergas, etwa auf der Basis Schwefelhexafluorid oder eines Schwefelhexafluorid enthaltenden Gasgemischs, gefülltes und weitgehend rohrförmig gestaltetes Gehäuse 10 sowie eine vom Schaltergehäuse 10 aufgenommene, weitgehend axialsymmetrisch gestaltete Kontaktanordnung mit zwei längs einer Achse A relativ zueinander verschiebbaren Schaltstücken 20 und 30. Das Schaltstück 20 weist in koaxialer Anordnung einen hohlen Lichtbogenkontakt 21 und einen den hohlen Lichtbogenkontakt umgebenden hohlen Nennstromkontakt 22 auf. Das Schaltstück 30 ist an einem am Schaltergehäuse 10 angebrachten Stromanschluss 12 befestigt und weist in koaxialer Anordnung einen als Stift ausgeführten Lichtbogenkontakt 31 und einen den Lichtbogenkontakt 31 umgebenden hohlen Nennstromkontakt 32 auf. In die Wand eines rohrförmigen Kontaktträgers 21 a des hohlen Lichtbogenkontakts 21 ist ein mehrere radial ausgerichtete Öffnungen enthaltender Gasauslass 21 b eingeformt. Der Kontaktträger 21 a ist an seinem den Gasauslass 21 b aufweisenden unteren Ende verschlossen. Dieses untere Ende ist zudem mit dem oberen Ende einer axial geführten Isolierstange eines Antriebs D des Schalters verbunden.

[0017] Mit dem Bezugszeichen 40 ist ein feststehend angeordneter, hohler Gusskörper aus einem elektrisch gut leitenden Metall, insbesondere auf der Basis von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, bezeichnet. Dieser Metallgusskörper 40 erstreckt sich längs der Achse A und ist axialsymmetrisch ausgebildet. Es dient der mechanischen Führung des Schaltstücks 20 und führt während des Betriebs des Schalters den Schalterstrom. An seinem in einer Stirnseite auslaufenden unteren Ende weist er einen Montageflansch 41 auf, der zum einem als Stromanschluss dient und zum anderen auch das aus einem witterungsbeständigen Isoliermaterial, wie Porzellan oder einem polymeren Verbundstoff auf der Basis Silicon, Epoxid oder EPDM, bestehende Schaltergehäuse 10 trägt. An seinem in der Gegenstirnseite auslaufenden oberen Ende trägt der Metallgusskörper 40 den feststehenden Kolben 51 einer Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung 50 mit einem ringförmig ausgebildeten Kompressionsraum 52.

[0018] Zwischen den beiden Stirnseiten erstreckt sich eine rohrförmige Wand des Metallgusskörpers 40. Diese Wand begrenzt zwei durch eine Zwischenwand 42 des Metallgusskörpers 40 voneinander getrennte, ringförmige Volumina, von denen eines ein Auspuffraum 43 und das zweite ein Zwischenvolumen 44 ist. Der Auspuffraum 43 ist um einen den Gasauslass 21 b enthaltenden Abschnitt des Kontaktträgers 21 a geführt und kommuniziert über mehrere in die Wand des Metallgusskörpers 40 eingeformte, radial nach aussen geführte Auspufföffnungen 47 mit einem vom Schaltergehäuse 10 radial nach aussen begrenzten, mit dem Isoliergas gefüllten Speicherraum 11. Das Zwischenvolumen 44 ist zwischen dem Kompressionsraum 52 und dem Auspuffraum 43 angeordnet und kommuniziert über radial nach aussen geführte, in die Wand des Metallgusskörpers 40 eingeformte Ansaugöffnungen 48 mit dem Speicherraum 11.

[0019] Der Kompressionsraum 52 ist radial nach innen von einem Abschnitt des Kontaktträgers 21 a und radial nach aussen von einem den Zylinder 53 der Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung 50 bildenden Abschnitt eines rohrförmigen Kontaktträgers 22a des Nennstromkontakts 22 begrenzt. In axialer Richtung wird der Kompressionsraum 52 vom Kolben 51 und dem Boden 54 des Zylinders 53 begrenzt.

[0020] In die Zwischenwand 42 ist ein Abschnitt 45 der Führungsbahn einer Gleitführung des Lichtbogenkontakts 21 und in die Aussenfläche des Metallgusskörpers 40 ein Abschnitt 46 der Führungsbahn einer Gleitführung des Nennstromkontakts 22 eingeformt. Die Gleitführung des Nennstromkontakts 22 weist einen in den Kontaktträger 22a des Nennstromkontakts 22 eingeformten Kranz 22b von Kontaktfingern auf, die unter Bildung von Kontaktkraft federnd auf dem Führungsbahnabschnitt 46 abgestützt sind. Ein den Führungsbahnabschnitt 46 enthaltender Abschnitt des Metallgusskörpers 40 weist eine grössere Wandstärke auf als ein sich daran anschliessender, in der oberen Stirnseite auslaufender Abschnitt des Metallgusskörpers 40. Der an der oberen Stirnseite befestigte Kolben 51 enthält auf seiner Innenseite einen nicht bezeichneten zweiten Führungsbahnabschnitt der Gleitführung des Lichtbogenkontakts 21 und auf seiner Aussenseite einen ebenfalls nicht bezeichneten zweiten Führungsbahnabschnitt der Gleitführung des Nennstromkontakts 22.

[0021] Der Zylinderboden 54 verbindet den Lichtbogenkontakt 21 mechanisch und elektrisch mit dem Nennstromkontakt 22. Am oberen Ende des Nennstromkontakts 22 ist eine in der Einschaltposition des Schalters vom Lichtbogenkontakt 31 verschlossene Isolierdüse 60 angeordnet, die ein der Aufnahme von lichtbogenerzeugtem Löschgas dienendes Heizvolumen 55 nach oben begrenzt. Der Kolbenboden 54 begrenzt das Heizvolumen nach unten. An dem als Ausblasöffnung 61 dienenden freien Ende der Isolierdüse 60 ist ein Ringkörper 62 starr befestigt. Am Ringkörper 62 ist eine Antriebstange 71 eines an einem Montagekörper 72 feststehend gehaltenen Umlenkgetriebes 70 angebracht. Dieses Umlenkgetriebe 70 ist mit dem als Stift ausgebildeten Lichtbogenkontakt 31 kraftschlüssig verbunden und bewegt den Stift 31 beim Ausschalten gegenläufig zum Schaltstück 20. Der Ringkörper 62 ist gasdicht in einem feststehend gehaltenen Zylinder 63 geführt, der typischerweise von einem Abschnitt des Kontaktträgers 32a des Nennstromkontakts 32 gebildet wird.

[0022] In der aus Fig.1 ersichtlichen Einschaltposition verläuft der Pfad eines vom Schalter geführten Stroms von dem als Stromanschluss wirkenden Montageflansch 41 über die Wand des Metallgusskörpers 40, einen in der Gleitführung des Nennstromkontakts 22 enthaltenen und vom Führungsbahnabschnitt 46 und dem Kontaktfingerkranz 22b gebildeten elektrischen Gleitkontakt und die Nennstromkontakte 22, 32 zum Stromanschluss 12.

[0023] Zum Unterbrechen des Stroms wird das Schaltstück 20 durch Schalterantrieb D nach unten verschoben und trennen sich zunächst die Nennstromkontakte 22, 32. Der abzuschaltende Strom kommutiert von den Nennstromkontakten in einen die beiden Lichtbogenkontakte 21, 31 enthaltenden Leistungsstrompfad, welcher nun vom Kontaktträger 22a des Nennstromkontakts 22, den Zylinderboden 54, den Lichtbogenkontakt 21 und den Lichtbogenkontakt 31 zum Stromanschluss 12 verläuft. Nach dem Trennen der Lichtbogenkontakte 21, 31 bildet sich ein aus Fig.2 ersichtlicher Schaltlichtbogen S, welcher heisses Lichtbogengas hohen Drucks erzeugt. Ein Teil des heissen Lichtbogengases entweicht zunächst als Auspuffgas in den hohlen Lichtbogenkontakt 21, expandiert durch den Gasauslass 21 b in den Auspuffraum 43, von dem aus es durch die Auspufföffnungen 47 in den frisches Isoliergas enthaltenden Speicherraum 11 strömt. Im Zwischenvolumen 44 gespeichertes frisches Isoliergas kommt mit dem in den Speicherraum 11 ausströmenden Auspuffgas nicht in Kontakt und behält seine guten dielektrischen Eigenschaften bei. Hierbei ist es zweckmässig, den Strömungsquerschnitt der Auspufföffnungen 47 mindestens dreimal so gross zu bemessen, wie den Strömungsquerschnitt der Ansaugöffnungen 48. Ein anderer Teil des heissen Lichtbogengases strömt ins Heizvolumen 55 und wird dort als komprimiertes Löschgas gespeichert. Gibt der Stift 31 die Engstelle 64 der Isolierdüse 60 frei, so strömt ein dritter Teil des Lichtbogengases als Ausblasgas durch die Düse 70 in ein Steuervolumen 73, dessen Rauminhalt in axialer Richtung vom Ringkörper 62 und einer feststehenden in den Montagekörper 72 integrierten Wand 74 bestimmt ist. Die Wand 74 weist einen Gasauslass 75 auf, durch den das Ausblasgas aus dem Steuervolumen 74 in den Speicherraum 11 geführt wird.

[0024] Beim Ausschalten wird die Grösse des Kompressionsraum 52 reduziert und erhöht sich dementsprechend der Druck des Löschgases im Kompressionsraum 52. Ein am Kolben 51 angebrachtes Überdruckventil 56 begrenzt den Druck im Kompressionsraum und sorgt so dafür, dass die Kraft des Antriebs klein gehalten werden kann. Ein im Zylinderboden 54 angeordnetes Rückschlagventil 57 verbindet den Kompressionsraum 52 mit den Heizvolumen 55, falls der lichtbogenunterstützte Druckaufbau im Heizvolumen 55 beim Abschalten kleiner Ströme zu gering ist. Im Zwischenvolumen 44 gespeichertes Löschgas ist frei von elektrisch leitenden Teilchen und weist daher besonders gute dielektrische Eigenschaften auf.

[0025] Der Rauminhalt des Zwischenvolumens 44 ist so gewählt, dass er in der Einschaltposition des Schalters grösser als der Rauminhalt des Kompressionsraums 52 ist. Bei einer nachfolgenden Schnellwiedereinschaltung führt der Schalterantrieb D das Schaltstück 20 nach oben. Hierbei vergrössert sich das Volumen des Kompressionsraums 52 wieder und wird über ein im Kolben 51 angeordnetes Rückschlagventil 58 lediglich frisches Isoliergas aus dem Zwischenvolumen 44 in den Kompressionsraum 52 eingesaugt. Bei einem sich gegebenenfalls anschliessenden zweiten Ausschaltvorgang wird lediglich dieses frische Isoliergas im Kompressionsraum 52 zu dielektrisch hochwertigem Löschgas verdichtet und zur Beblasung des Schaltlichtbogens S verwendet. Eine mit grosser Sicherheit ausreichende Menge an hochwertigem Löschgas steht dann zur Verfügung, wenn der Rauminhalt des Zwischenvolumens 44 mindestens das 1,2-fache des Rauminhalts des Kompressionsraums 52 beträgt.

[0026] Durch Integration der Zwischenwand 42 in den Metallgusskörper 40 werden der Aufbau und die Fertigung des Schalters vereinfacht. Mit einem in einem Giessprozess kostengünstig zu fertigenden Bauteil werden nun das mechanische Führen des vom Antrieb D bewegten Schaltstücks 20, das Tragen des Schaltergehäuse 10, das Führen des Schalterstroms, das Übertragen des Schalterstroms ins Schaltstück 20 und das gasdichte Trennen von Auspuffraum 43 und Zwischenvolumen 44 erreicht. Da der Kolben 51 an einer Stirnseite des Metallgusskörpers 40 befestigt ist, ergeben sich zusätzliche Funktionen, wie die axiale Begrenzung und die geeignete Bemessung des Zwischenvolumens 44, in fertigungstechnisch einfacher Weise durch sowieso benötigte Bauteile. Zudem ist der Rauminhalts des Zwischenvolumens 44 nun so bemessen, dass bei einer Schnellwiedereinschaltung der Kompressionsraum 52 unabhängig von der Qualität des im Speichervolumen 11 vorhandenen Isoliergases mit frischem Isoliergas versorgt wird, so dass für den der Schnellwiedereinschaltung folgenden Ausgangschaltvorgang ebensoviel hochwertiges Löschgas zur Verfügung wie für den vor der Schnellwiedereinschaltung ausgeführten Ausschaltvorgang. Der Rauminhalt des Kompressionsraums 52 kann daher klein gehalten und dementsprechend Antriebsenergie eingespart werden.

[0027] Der Metallgusskörper 40 und der Kolben 51 tragen zugleich jeweils auch einen von zwei Abschnitten der Führungsbahn der Gleitführung des hohlen Lichtbogenkontakts 21 und der Führungsbahn der Gleitführung des hohlen Nennstromkontakts 22. Da der Kolben 51 und damit auch das Überdruckventil 56 und das beim Schnellwiedereinschalten ein Nachfüllen des Kompressionsraums 52 mit dem frischen Isoliergas aus dem Zwischenvolumen 44 ermöglichende Rückschlagventil 58 leicht an der Stirnseite des Metallgusskörpers 40 befestigt werden können und beim Befestigung die einzelnen Abschnitte unter Bildung der Führungsbahnen der beiden vorgenannten Gleitführungen zusammengeführt werden, vereinfacht sich die Fertigung des Schalters erheblich.

[0028] Zusätzliche Antriebsenergie wird dadurch eingespart, dass der Ringkörper 62 gasdicht im feststehend gehaltenen Zylinder 63 geführt ist, und dass der Zylinder 63 das die Ausblasgase aus der Isolierdüse 60 aufnehmendes Steuervolumen 73 begrenzt. Das Schaltstück 20 wirkt dann als Differentialkolben, auf dessen obere Kolbenfläche der Druck der ins Steuervolumen 73 tretenden Ausblasgase (Pfeile in Fig.2) und auf dessen untere Kolbenfläche der Druck des im Kompressionsraum 52 befindlichen Löschgases wirkt, und der so den Antrieb D unterstützt. Eine besonders gute Antriebsunterstützung wird erreicht, wenn der Rauminhalt des Steuervolumens 73 und der Strömungsquerschnitt des Gasauslasses 75 so bestimmt sind, dass oberhalb eines Grenzwerts des im Kompressionsraum 52 herrschenden Drucks des Löschgases der Druck der Ausblasgase im Steuervolumen 73 so hoch ist, dass sich eine im Kompressionsraum 52 durch den Druck des Löschgases hervorgerufene und auf den Schalterantrieb D wirkende erste Kraft und eine durch den Druck der Ausblasgase im Steuervolumen 73 hervorgerufene und entgegen der ersten Kraft auf den Schalterantrieb D wirkende zweite Kraft einander weitgehend kompensieren.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0029] 

10

Schaltergehäuse

11

Speicherraum

12

Stromanschluss

20

Schaltstück

21

Lichtbogenkontakt

21a

Kontaktträger des Lichtbogenkontakts 21

21b

Gasauslass

22

Nennstromkontakt

22a

Kontaktträger des Nennstromkontakts 22

22b

Kranz von Kontaktfingern

30

Schaltstück

31

Lichtbogenkontakt

32

Nennstromkontakt

32a

Kontaktträger des Nennstromkontakts 32

40

Metallgusskörper

41

Montageflansch

42

Zwischenwand

43

Auspuffraum

44

Zwischenvolumen

45, 46

Abschnitte von Führungsbahnen

47

Auspufföffnungen

48

Ansaugöffnungen

50

Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung

51

Kolben

52

Kompressionsraum

53

Zylinder

54

Zylinderboden

55

Heizvolumen

56

Überdruckventil

57, 58

Rückschlagventile

60

Isolierdüse

61

Ausblasöffnung

62

Ringkörper

63

Zylinder

64

Engstelle

70

Umlenkgetriebe

71

Antriebsstange

72

Montagekörper

73

Steuervolumen

74

Wand

75

Gasauslass

A

Achse

D

Schalterantrieb

S

Schaltlichtbogen

Ansprüche

1. Hochspannungsschalter mit
einem isoliergasgefüllten Gehäuse (10), das einen Speicherraum (11) für das Isoliergas begrenzt,
einer im Gehäuse (10) gehaltenen Kontaktanordnung mit zwei längs einer Achse (A) relativ zueinander verschiebbaren Schaltstücken (20, 30), von denen ein von einem Antrieb (D) des Schalters bewegbares erstes Schaltstück (20) in koaxialer Anordnung einen hohlen Lichtbogenkontakt (21) und einen den hohlen Lichtbogenkontakt (21) umgebenden, hohlen Nennstromkontakt (22) aufweist,
einem in die Wand eines rohrförmigen Kontaktträgers (21 a) des hohlen Lichtbogenkontakts (21) eingeformten ersten Gasauslass (21 b),
einem ringförmig ausgebildeten Auspuffraum (43), der um einen den ersten Gasauslass (21 a) enthaltenden Abschnitt des rohrförmigen Kontaktträgers (21 a) geführt ist und über eine radial nach aussen geführte Auspufföffnung (47) mit dem Speicherraum (11) kommuniziert,
einer vom Antrieb (D) betätigbaren Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung (50) mit einem ringförmig ausgebildeten Kompressionsraum (52) zur Aufnahme von Löschgas, und
einem zwischen Kompressionsraum (52) und Auspuffraum (43) angeordneten Zwischenvolumen (44), das vom Auspuffraum (43) durch eine Zwischenwand (42) getrennt ist, über eine radial nach aussen geführte Ansaugöffnung (48) mit dem Speicherraum (11) kommuniziert und beim Einschalten über ein Rückschlagventil (58) mit dem Kompressionsraum (52) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (42) Teil eines den Auspuffraum (43) und das Zwischenvolumen (44) radial nach aussen begrenzenden, die Auspuff- (47) und die Ansaugöffnung (48) enthaltenden, hohlen Metallgusskörpers (40) ist, dass der Kolben (51) der Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung (50) an einer Stirnseite des Metallgusskörpers (40) befestigt ist und das Zwischenvolumen (44) axial begrenzt, und dass in der Einschaltposition des Schalters der durch den axialen Abstand der Zwischenwand (42) vom Kolben (51) bestimmte Rauminhalt des Zwischenvolumens (44) grösser ist als der Rauminhalt des Kompressionsraums (52).

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauminhalt des Zwischenvolumens (44) mindestens das 1,2-fache des Rauminhalts des Kompressionsraums (52) beträgt.

3. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zwischenwand (42) ein erster Abschnitt (45) einer Führungsbahn einer Gleitführung des hohlen Lichtbogenkontakts (21) und in die Aussenfläche des Metallgusskörpers (40) ein erster Abschnitt (46) einer Führungsbahn einer Gleitführung des hohlen Nennstromkontakts (22) eingeformt ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgusskörper (40) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein den ersten Führungsbahnabschnitt (46) der Gleitführung des hohlen Nennstromkontakts (22) enthaltender erster Abschnitt des Metallgusskörpers (40) eine grössere Wandstärke aufweist als ein daran anschliessender, in einer Stirnseite des Metallgusskörpers (40) auslaufender zweiter Abschnitt.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (51) einen zweiten Führungsbahnabschnitt der Gleitführung des hohlen Lichtbogenkontakts (21) und der Gleitführung des hohlen Nennstromkontakts (22) trägt.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das zweite Schaltstück (30) einen stiftförmigen Lichtbogenkontakt (31) aufweist, der bei einem Ausschaltvorgang über eine am ersten Schaltstück (20) befestigte Isolierdüse (60) und ein feststehend gehaltenes Umlenkgetriebe (70) gegenläufig zum hohlen Lichtbogenkontakt (21) des ersten Schaltstücks (20) bewegt wird, wobei die zur Bewegung benötigte Antriebskraft über einen am Ausblasende der Isolierdüse (60) starr befestigten Ringkörper (62) in das Umlenkgetriebe (70) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (62) gasdicht in einem feststehend gehaltenen Zylinder (63) geführt ist, und dass der Zylinder (63) ein Ausblasgase aus der Isolierdüse (60) aufnehmendes Steuervolumen (73) begrenzt, dessen Rauminhalt in axialer Richtung vom Ringkörper (62) und einer feststehenden, einen zweiten Gasauslass (75) enthaltenden Wand (74) bestimmt ist.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauminhalt des Steuervolumens (73) und der Strömungsquerschnitt des zweiten Gasauslasses (75) so bestimmt sind, dass oberhalb eines Grenzwerts des im Kompressionsraum (52) herrschenden Drucks des Löschgases der Druck der Ausblasgase im Steuervolumen (73) so hoch ist, dass sich eine im Kompressionsraum (52) durch den Druck des Löschgases hervorgerufene und auf den Schalterantrieb (D) wirkende erste Kraft und eine durch den Druck der Ausblasgase im Steuervolumen (73) hervorgerufene und entgegen der ersten Kraft auf den Schalterantrieb (D) wirkende zweite Kraft einander kompensieren.

9. Hochspannungsschalter mit
einem isoliergasgefüllten Gehäuse (10), das einen Speicherraum (11) für das Isoliergas begrenzt,
einer im Gehäuse (10) gehaltenen Kontaktanordnung mit zwei längs einer Achse (A) relativ zueinander verschiebbaren Schaltstücken (20, 30), von denen ein von einem Antrieb (D) des Schalters bewegbares erstes Schaltstück (20) einen hohlen Lichtbogenkontakt (21) und das zweite Schaltstück (30) einen stiftförmigen Lichtbogenkontakt (31) aufweist, und mit einer vom Antrieb (D) betätigbaren Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung (50) mit einem ringförmig ausgebildeten Kompressionsraum (52) zur Aufnahme von Löschgas,
bei dem bei einem Ausschaltvorgang der stiftförmige Lichtbogenkontakt (31) über eine am ersten Schaltstück (20) befestigte Isolierdüse (60) und ein feststehend gehaltenes Umlenkgetriebe (70) gegenläufig zum hohlen Lichtbogenkontakt (21) des ersten Schaltstücks (20) bewegt wird, wobei die zur Bewegung benötigte Antriebskraft über einen am Ausblasende der Isolierdüse (60) starr befestigten Ringkörper (62) in das Umlenkgetriebe (70) eingeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (62) gasdicht in einem feststehend gehaltenen Zylinder (63) geführt ist, und dass der Zylinder (63) ein Ausblasgase aus der Isolierdüse (60) aufnehmendes Steuervolumen (73) begrenzt, dessen Rauminhalt in axialer Richtung vom Ringkörper (62) und einer feststehenden, einen zweiten Gasauslass (75) enthaltenden Wand (74) bestimmt ist.

10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauminhalt des Steuervolumens (73) und der Strömungsquerschnitt des zweiten Gasauslasses (75) so bestimmt sind, dass oberhalb eines Grenzwerts des im Kompressionsraum (52) herrschenden Drucks des Löschgases der Druck der Ausblasgase im Steuervolumen (73) so hoch ist, dass sich eine im Kompressionsraum (52) durch den Druck des Löschgases hervorgerufene und auf den Schalterantrieb (D) wirkende erste Kraft und eine durch den Druck der Ausblasgase im Steuervolumen (73) hervorgerufene und entgegen der ersten Kraft auf den Schalterantrieb (D) wirkende zweite Kraft einander kompensieren.

Zeichnung