Gasisolierter Hochspannungsschalter

Abstract

 Der Hochspannungsschalter weist einen klein bemessenen Kompressionsraum (K) auf, in dem beim Unterbrechen eines Stroms Löscheigenschaften aufweisendes Isoliergas mit Hilfe eines Antriebs (D, D') des Schalters mechanisch zu Löschgas komprimiert wird. Beim Unterbrechen eines kleinen Stroms kann so mit geringer mechanische Antriebskraft eine ausreichende Menge an Löschgas bereitgestellt werden. Beim Unterbrechen eines grossen Stroms kommuniziert oberhalb eines die Antriebskraft gering haltenden Ansprechdrucks eines Überdruckventils (OV₁) Löschgas aus dem Kompressionsraum (K) in ein Erweiterungsvolumen (E₁). Zur erfolgreichen Unterbrechung eines grossen Stroms steht dann bei gering gehaltener Antriebskraft eine grosse Menge an Löschgas zur Verfügung.

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

[0002] Ein Schalter der vorgenannten Art ist im allgemeinen ein Leistungsschalter, der im Spannungsbereich von über 70 kV Ausschaltströme von über 10 kA beherrscht.

[0003] Ein solcher Schalter weist 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. Um beim Ausschalten eines Stroms eine rasche dielektrische Verfestigung einer zwischen den sich öffnenden Schaltstücken gebildeten Schaltstrecke zu erreichen, wird eine den Schaltlichtbogen aufnehmende Lichtbogenzone mit Löschgas beblasen, welches durch Kompression von Isoliergas in einer vom Antrieb des Schalters betätigten Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung erzeugt wird. Beim Ausschalten grosser Kurzschlussströme wird zusätzlich in einem Heizvolumen gespeichertes Löschgas verwendet, das infolge der thermischen Wirkung des Schaltlichtbogens komprimiert wird.

STAND DER TECHNIK

[0004] Ein Schalter der eingangs genannten Art ist beispielsweise beschrieben in US 6,207,917 B1, JP 2003-197076 A, DE 199 10 166 A1 oder DE 197 36 708 C1.

[0005] Die beschriebenen Schalter enthalten jeweils ein mit einem Lichtbogenlöscheigenschaften aufweisenden Isoliergas gefülltes, einen Speicherraum für das Isoliergas bildendes Gehäuse und einen Antrieb. Im Gehäuse sind eine vom Antrieb betätigbare Kontaktanordnung sowie ein Heizvolumen und eine mit der Kontaktanordnung kraftschlüssig gekoppelte Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung angeordnet. Das Heizvolumen und der Kompressionsraum der Kompressionsvorrichtung sind über ein Rückschlagventil miteinander verbunden und kommunizieren miteinander falls der Druck im Kompressionsraum höher als im Heizvolumen ist. Übersteigt der Druck im Kompressionsraum einen vorgegebenen Druckgrenzwert, wie dies im allgemeinen beim Unterbrechen eines grossen Kurzschlussstroms der Fall ist, so spricht ein Überdruckventil an und wird nach dem Ansprechen komprimiertes Isoliergas aus dem Kompressionsraum in den Speicherraum expandiert. Die vom Antrieb zum Komprimieren des expandierten Gases aufgewendete Energie dient daher nicht der Erzeugung von Löschgas. Um dennoch eine ausreichende Menge an Löschgas bereitzustellen, muss daher entweder der Rauminhalt des Kompressionsraum gross bemessen sein oder der Antrieb muss sehr leistungsstark sein, um bei hohen Druckspitzen nicht zu blockieren.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0006] Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich trotz eines schwach bemessenen Antriebs durch ein gutes Schaltvermögen auszeichnet.

[0007] Der in Patentanspruch 1 definierte Hochspannungsschalter nach der Erfindung enthält folgende Komponenten:

ein mit einem Lichtbogenlöscheigenschaften aufweisenden Isoliergas gefülltes Gehäuse, das einen Speicherraum für das Isoliergas begrenzt,

eine im Gehäuse gehaltene Kontaktanordnung mit zwei Schaltstücken, die bei einem Schaltvorgang mit Hilfe eines Antriebs längs einer Achse relativ zueinander bewegt werden,

ein am ersten beider Schaltstücke befestigtes, ringförmig um einen hohlen Lichtbogenkontakt des ersten Schaltstücks geführtes und der Aufnahme von Schaltlichtbogengasen dienendes Heizvolumen, das beim Ausschalten mit einer den Schaltlichtbogen aufnehmenden Lichtbogenzone kommuniziert,

eine beim Ausschalten vom ersten Schaltstück betätigte Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung mit einem ringförmig um den hohlen Lichtbogenkontakt geführten Kompressionsraum zur Aufnahme von komprimiertem Isoliergas,

ein im Heizvolumen angeordnetes erstes Rückschlagventil, durch das beim Einschalten Isoliergas aus dem Kompressionsraum ins Heizvolumen geführt wird, ein erstes Überdruckventil zum Begrenzen des Drucks des komprimierten Isoliergases im Kompressionsraum,

ein im Kompressionsraum angeordnetes zweites Rückschlagventil, durch das beim Einschalten Isoliergas in den Kompressionsraum geführt wird, und mindestens ein der Aufnahme von komprimiertem Gas dienendes erstes Erweiterungsvolumen, welches nach dem Öffnen des ersten Überdruckventils mit dem Kompressionsvolumen kommuniziert und dann gegenüber dem Speicherraum durch ein drittes Rückschlagventil abgesperrt ist.

[0008] Beim erfindungsgemässen Schalter ist das Kompressionsvolumen klein bemessen und kann so beim Unterbrechen eines kleinen Stroms mit einer geringen Antriebskraft eine zur erfolgreichen thermischen Beblasung des Schaltlichtbogens ausreichende Menge an komprimiertem, als Löschgas benutztem Isoliergas bereitstellen. Beim Unterbrechen eines grossen Stroms kommuniziert oberhalb eines die Antriebskraft gering haltenden Ansprechdrucks des ersten Überdruckventils komprimiertes Isoliergas aus dem Kompressionsraum ins Erweiterungsvolumen. Zur thermischen Beblasung des Schaltlichtbogens steht dann bei gering gehaltener Antriebskraft eine grössere Menge an Löschgas zur Verfügung als beim Unterbrechen eines kleinen Stroms und kann so die Lichtbogenzone auch beim Unterbrechen eines grossen Stroms dielektrisch erfolgreich verfestigt werden.

[0009] Um den Druck im ersten Erweiterungsvolumen zu begrenzen, kann ein zweites Überdruckventil vorgesehen sein.

[0010] Das erste Erweiterungsvolumen kann über das zweite Überdruckventil unmittelbar mit dem Speicherraum verbunden sein. Alternativ kann das erste Erweiterungsvolumen über das zweite Überdruckventil unmittelbar mit einem zweiten Erweiterungsvolumen verbunden sein.

[0011] Das zweite Erweiterungsvolumen kann über ein drittes Überdruckventil unmittelbar mit dem Speicherraum oder mit einem dritten Erweiterungsvolumen verbunden sein.

[0012] An einem den Kompressionsraum radial nach aussen begrenzenden Hohlzylinder können mindestens zwei axial voneinander beabstandete Zylinderböden befestigt sein, von denen der erste den Kompressionsraum und das erste Erweiterungsvolumen voneinander trennt und zusammen mit dem zweiten Zylinderboden die längs der Achse erstreckte Höhe des ersten Erweiterungsvolumens bestimmt. Das erste Überdruckventil und das zweite Rückschlagventil können am ersten Zylinderboden, ein zweites Überdruckventil und das dritte Rückschlagventil können am zweiten Zylinderboden gehalten sein. Am Hohlzylinder kann mindestens einen dritten Zylinderboden befestigt sein, der zusammen mit dem zweiten Zylinderboden die längs der Achse erstreckte Höhe eines zweiten Erweiterungsvolumens bestimmt und ein viertes Rückschlagventil sowie ein gegebenenfalls vorgesehenes drittes Überdruckventil hält.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0013] Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig.1

eine Aufsicht auf einen längs einer Achse A geführten Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Hochspannungsschalters nach der Erfindung, in der der Schalter links der Achse geschlossen ist und rechts der Achse gerade einen kleinen Strom unterbricht,

Fig.2

der Schalter nach Fig.1 beim Unterbrechen eines grossen Stroms, und

Fig.3

eine gegenüber der ersten Ausführungsform abgewandelte zweite Ausführungsform des Hochspannungsschalters nach der Erfindung.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0014] In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleichwirkende Teile. Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten beiden Ausführungsformen des Hochspannungsschalters nach der Erfindung sind jeweils als Leistungsschalter ausgeführt und enthalten jeweils ein weitgehend rohrförmiges Gehäuse 10 sowie eine vom Gehäuse 10 aufgenommene, weitgehend axialsymmetrisch gestaltete Kontaktanordnung mit zwei längs einer Achse A relativ zueinander verschiebbaren Schaltstücken 20 und 30.

[0015] Das Gehäuse 10 ist mit einem komprimierten Isoliergas, etwa auf der Basis Schwefelhexafluorid oder eines Schwefelhexafluorid enthaltenden Gasgemischs, gefüllt und bildet so einen Speicherraum 11 für das Isoliergas. Das Schaltstück 20 weist in koaxialer Anordnung einen hohlen Lichtbogenkontakt 21 und einen den hohlen Lichtbogenkontakt umgebenden hohlen Nennstromkontakt 22 auf, wohingegen das Schaltstück 30 in koaxialer Anordnung einen als Stift ausgeführten Lichtbogenkontakt 31 und einen den Lichtbogenkontakt 31 umgebenden hohlen Nennstromkontakt 32 enthält.

[0016] Das Schaltstück 20 ist längs der Achse A gasdicht gleitend in einem feststehenden, metallenen Hohlkörper 40 geführt und ist über einen hohlen Kontaktträger 23 des Lichtbogenkontakts 21 mit einem nicht dargestellten Isolator eines auf Erdpotential befindlichen Antriebs D des Schalters verbunden.

[0017] Der Hohlkörper 40 enthält einen axial ausgerichteten, den Nennstromkontakt 22 koaxial umfassenden, feststehenden Hohlzylinder 41 sowie zwei Zylinderböden 42, 43, die gegeneinander axial versetzt an der Innenwand des Hohlzylinders 41 befestigt sind. In den Zylinderböden ist jeweils eine zentrale Öffnung vorgesehen, in der der hohle Kontaktträger 23 des Lichtbogenkontakts 21 unter Beibehaltung seiner axialen Verschiebbarkeit gasdicht gelagert ist.

[0018] Auf der Aussenfläche des Kontaktträgers 23 ist eine metallene Hülse 24 befestigt, die an ihrem dem Schaltstück 30 zugewandten Ende eine aus Isoliermaterial, wie PTFE, bestehende Hilfsdüse 51 trägt. Diese Isolierhilfsdüse umgibt das lichtbogenfest ausgebildete freie Ende des Lichtbogenkontakts 21. Das dem Antrieb D zugewandte Ende der Hülse 24 ist als radial nach aussen geführte Wand 25 ausgebildet. Am Aussenrand der Wand 25 ist der hohlzylindrisch ausgebildete Nennstromkontakt 22 angeordnet. Dieser Kontakt ist ersichtlich fugenlos mit dem Aussenrand der Wand verbunden, kann aber auch unmittelbar an den Rand der Wand 25 angesetzt sein. Das dem Schaltstück 30 zugewandte Ende des Nennstromkontakts 22 trägt auf seiner Innenseite eine typischerweise PTFE enthaltenden Isolierdüse 50, deren Engstelle bei geschlossenem Schalter durch den Lichtbogenkontakt 31 verschlossen ist.

[0019] Die Hülse 24, die Wand 25, der Nennstromkontakt 22 und das im Nennstromkontakt 22 gehaltene Ende der Isolierdüse 50 begrenzen ein Heizvolumen H zur Aufnahme von heissem, ionisiertem Gas, welches von einem beim Öffnen des Schalters entstehenden Schaltlichtbogen S erzeugt wird. Das Heizvolumen H kommuniziert über einen von der Isolierdüse 50 und der Hilfsisolierdüse 51 begrenzten Heizkanal 52 mit einer von der Engstelle und dem Diffusor der Isolierdüse 50 radial und den beiden geöffneten Lichtbogenkontakten 21 und 31 axial begrenzten, den Schaltlichtbogen S aufnehmenden Lichtbogenzone L.

[0020] Der Nennstromkontakt 22 gleitet gasdicht und elektrisch leitend im Hohlzylinder 41. Der Hohlzylinder 41, der Zylinderboden 42, der Kontaktträger 23 und die Wand 25 der Hülse 24 begrenzen daher einen Kompressionsraum K einer Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung mit einem von den Teilen 41 und 42 gebildeten feststehenden Hohlzylinder und einem von den Teilen 23 und 25 gebildeten und vom Antrieb D bewegten Kolben. Der Kompressionsraum K kommuniziert über ein in der Wand 25 angeordnetes Rückschlagventil RV₁ mit dem Heizvolumen H, falls der Druck im Kompressionsraum K gleich oder höher als im Heizvolumen H ist.

[0021] Die beiden mit Abstand in axialer Richtung voneinander im Hohlzylinder 41 feststehend gehaltenen Zylinderböden 42 und 43 begrenzen ein ringförmig um die Achse A resp. den Kontaktträger 23 geführtes Erweiterungsvolumen E₁, dessen Höhe durch den vorgenannten axialen Abstand bestimmt ist. Im Zylinderboden 42 sind ein Rückschlagventil RV₂ und ein Überdruckventil OV₁ und im Zylinderboden 43 ein Rückschlagventil RV₃ und ein Überdruckventil OV₂ angeordnet.

[0022] Der Schalter gemäss den Figuren 1 und 2 wirkt wie folgt: Ist der Schalter - wie in der linken Hälfte von Fig.1 resp. Fig.2 dargestellt - geschlossen, so sind die Rückschlagventile RV₁, RV₂ und RV₃ geöffnet: Daher kommunizieren das Heizvolumen H, der Kompressionsraum K und das Erweiterungsvolumen E₁ mit Speicherraum 11 und sind diese Räume sind mit frischem Isoliergas gefüllt.

[0023] Beim Ausschalten eines Stroms trennen sich die beiden Schaltstücke 20, 30 und es bildet sich zwischen den beiden Lichtbogenkontakten 21, 31 ein in der Lichtbogenzone L brennende Schaltlichtbogen S. Vom Schaltlichtbogen erzeugte Lichtbogengase strömen durch den Diffusor der Isolierdüse 50 und den hohlen Lichtbogenkontakt 21 in den Speicherraum 11, gelangen aber auch über den Heizkanal 52 ins Heizvolumen H und mischen sich dort mit dem bereits vorhandenen Isoliergas zu (komprimiertem) Löschgas (Figuren 1 und 2, jeweils rechte Hälfte).

[0024] Wird lediglich ein kleiner Strom abgeschaltet, so reicht die Heizleistung des Schaltlichtbogens S im allgemeinen nicht aus, um den Strom erfolgreich unterbrechen zu können. Der durch den Schaltlichtbogen S im Heizvolumen H aufgebaute Druck ist dann zu klein, um im Nulldurchgang des abzuschaltenden Stroms den Schaltlichtbogen S mit dem im Heizvolumen anstehenden Löschgas erfolgreich beblasen und den Strom so unterbrechen zu können.

[0025] Ein ausreichend hoher Druck wird hingegen mit Hilfe der Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung erzeugt. Wie in der rechten Hälfte von Fig.1 dargestellt ist, verkleinert sich die Grösse des Kompressionsraums K beim Ausschalten infolge der Abwärtsbewegung des Kontaktträgers 23 und des damit verbundenen, von der Wand 25 und dem Kontaktträger 23 gebildeten Kolbens. Diese Verkleinerung wird auch erreicht, wenn beim Ausschalten vom einem Antrieb D' in das Schaltstück 30 eingeleitete Kraft über ein mit dem Schaltstück 30 und der Isolierdüse 50 verbundenes Umlenkgetriebe auf das Schaltstück 20 übertragen wird. In jedem Fall erhöht sich beim Ausschalten der Druck des im Kompressionsraum K befindlichen Isoliergases und schliesst das Rückschlagventil RV₂. Da sich der Druck des im Heizvolumen H vorhandenen Gases wegen der geringen Menge an zuströmendem Gas aus der Lichtbogenzone L nicht wesentlich erhöht, bleibt das Rückschlagventil RV₁ hingegen geöffnet und kommunizieren das Heizvolumen H und der Kompressionsraum K miteinander. Komprimiertes Isoliergas strömt daher aus dem Kompressionsraum K ins Heizvolumen H und gelangt über den Heizkanal 52 in die Lichtbogenzone L. Es wird so ein Löschgas bereitgestellt, dessen Menge, Druck und Qualität ausreichen, um den Schaltlichtbogen S am Nulldurchgang durch thermische Beblasung ausreichend stark zu kühlen und dementsprechend den Strom erfolgreich zu unterbrechen.

[0026] Der durch mechanische Kräfte erfolgende Druckaufbau des Löschgases ist abhängig von der Grösse des Kompressionsraums K. Bei vorgegebenem Hub des Kolbens der Kompressionsvorrichtung resp. des Antriebs D, D' und bei vorgegebener Grösse des Heizvolumens H baut sich demnach bei der Verwendung eines klein bemessenen Kompressionsraums K ein höherer Druck im Löschgas auf als bei der Verwendung eines grösser bemessenen Kompressionsraums K. Da zur erfolgreichen Unterbrechung eines kleinen Stroms lediglich eine geringe Menge an ausreichend komprimiertem Löschgas benötigt wird, kann die Grösse des Kompressionsraums K relativ klein gehalten werden.

[0027] Beim Ausschalten eines grossen Stroms ist wegen der starken Heizwirkung des Schaltlichtbogens S der Druckaufbau im Heizvolumen H wesentlich stärker als im Kompressionsraum K. Daher schliesst nun auch das Rückschlagventil RV₁. Übersteigt der Druck im Kompressionsraum K einen vorgegebenen Grenzwert, so öffnet das Überdruckventil OV₁. Nach dem Öffnen kommuniziert der Kompressionsraum K über dieses Überdruckventil mit dem Erweiterungsvolumen E₁ und begrenzt so den Druck im Kompressionsraum K. Wie in der rechten Hälfte von Fig.2 dargestellt, erhöht das aus dem Kompressionsraum K ins Erweiterungsvolumen E₁ einströmende, komprimierte Isoliergas den Isoliergasdruck im Erweiterungsvolumen E₁ und sorgt dafür, dass das Rückschlagventil RV₃ schliesst.

[0028] Bei Annäherung an den Stromnulldurchgang fällt der Druck im Heizvolumen H ab. Das Rückschlagventil RV₁ öffnet sobald der Druck im Kompressionsraum K und im damit kommunizierenden Erweiterungsvolumen E₁ grösser ist als der Druck im Heizvolumen H. Komprimiertes Löschgas strömt nun aus dem um das Erweiterungsvolumen E₁ vergrösserten Kompressionsraum K übers Heizvolumen H und den Heizkanal 52 in die Lichtbogenzone L. Menge, Druck und Qualität des so bereitgestellten Löschgases reichen aus, um den Schaltlichtbogen S am Stromnulldurchgang durch thermische Beblasung ausreichend stark zu kühlen und so den grossen Strom erfolgreich zu unterbrechen.

[0029] Das Erweiterungsvolumen E₁ vergrössert daher beim Schalten eines grossen Stroms den für das Abschalten kleiner Ströme optimierten, verhältnismässig kleinen Rauminhalt des Kompressionsraums K. Für die Kühlung des beim Unterbrechen eines grossen Stroms entstehenden, leistungsstarken Lichtbogens steht daher mehr Löschgas zur Verfügung als beim Unterbrechen eines kleinen Stroms. Da dieses Löschgas durch den grossen Rauminhalt des um das Erweiterungsvolumen E₁ vergrösserten Kompressionsraums K und nicht durch einen übermässig hohen Druck im Kompressionsraum K erreicht wird, wird so ein auf den Antrieb rückwirkender hoher Druck vermieden. Zudem wird so vermieden, dass beim Unterbrechen eines grossen Stroms komprimiertes Isoliergas aus dem Kompressionsraum K unmittelbar in den Speicherraum 11 geführt wird. Der Antrieb des Schalters kann daher in vorteilhafter Weise kleiner bemessen sein als bei einem Schalter nach dem Stand der Technik.

[0030] Beim Einschalten werden der Kontaktträger 23 und daher auch der Kolben der Kompressionsvorrichtung nach oben bewegt. Hierbei entsteht im Kompressionsraum K Unterdruck und wird frisches Isoliergas aus dem Speicherraum 11 über die geöffneten Rückschlagventil RV₃ und RV₂ ins Erweiterungsvolumen E₁ und in den Kompressionsraum K eingesaugt.

[0031] Das Überdruckventil OV₂ begrenzt den Druck im Erweiterungsvolumen E₁ Überschreitet dieser Druck einen vorgegebenen Ansprechwert, der typischerweise gleich oder etwas grösser als der entsprechende Ansprechwert des Überdruckventils OV₁ ist, so öffnet es. Nach dem Öffnen kommuniziert das Erweiterungsvolumen E₁ unmittelbar mit dem Speicherraum 11 und begrenzt so den Druck im Kompressionsraum K.

[0032] In der aus Fig.3 ersichtlichen zweiten Ausführungsform des Schalters nach der Erfindung ist am Hohlzylinder 41 zusätzlich ein Zylinderboden 44 befestigt, der zusammen mit dem Zylinderboden 43 die längs der Achse A ausgerichtete Höhe eines Erweiterungsvolumen E₂ bestimmt. Im Zylinderboden 44 sind ein Rückschlagventil RV₄ und ein Überdruckventil OV₃ angeordnet.

[0033] Übersteigt beim Unterbrechen eines grossen Stroms der Druck im Erweiterungsvolumen E₁ einen vorgegebenen Ansprechdruck, so öffnet - wie in der rechten Hälfte der Fig.3 dargestellt ist - auch das Überdruckventil OV₂. Nach dem Öffnen dieses Ventils kommuniziert das Erweiterungsvolumen E₁ mit dem Erweiterungsvolumen E₂ und begrenzt so den Druck im Erweiterungsvolumen E₁. Zugleich erhöht das ins Erweiterungsvolumen E₂ einströmende, komprimierte Isoliergas den Isoliergasdruck im Erweiterungsvolumen E₂ und sorgt dafür, dass das Rückschlagventil RV₄ schliesst.

[0034] Der Ansprechdruck des Überdruckventils OV₂ ist im allgemeinen gleich dem Ansprechwert des Überdruckventils OV₁. Bei besonders leistungsstarken Schaltlichtbögen S kann so gegenüber der Ausführungsform nach Fig.1 noch eine zusätzliche Menge an Löschgas bereitgestellt werden.

[0035] Das Überdruckventil OV₃ begrenzt den Druck im Erweiterungsvolumen E₂. Überschreitet dieser Druck einen vorgegebenen Ansprechwert, der typischerweise gleich oder etwas grösser als der entsprechende Ansprechwert des Überdruckventils OV₂ ist, so öffnet es. Nach dem Öffnen kommuniziert das Erweiterungsvolumen E₂ unmittelbar mit dem Speicherraum 11 oder mit einem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Erweiterungsvolumen und begrenzt so den Druck im Erweiterungsvolumen E₂.

[0036] Die Überdruckventile OV₁, OV₂, OV₃ können unterschiedliche Ansprechdrücke aufweisen, so dass je nach Stromstärke bzw. Druckaufbau im Heizvolumen H resp. so dass je nach den herrschenden Bedingungen beim Unterbrechen des abzuschaltenden Stroms sukzessive eine unterschiedliche Anzahl an Erweiterungsvolumina zugeschaltet werden kann. Wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt, sind der Kompressionsraum K und das Erweiterungsvolumen E₁ resp. die Erweiterungsvolumina E₁, E₂ sowie gegebenenfalls vorgesehene weitere Erweiterungsvolumina entlang der Achse A aufgereiht. Alternativ kann zumindest ein erstes der Erweiterungsvolumina den Kompressionsraum K und/oder ein zweites der Erweiterungsvolumina koaxial umfassen. Die zwischen den aneinandergrenzenden Räumen, z.B. K und E₁, liegenden Ventile, z.B. RV₂ und OV₁, können dann in einer axial ausgerichteten Wand, z.B. dem Hohlzylinder 41, angeordnet sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0037] 

10

Schaltergehäuse

11

Speicherraum

20

Schaltstück

21

Lichtbogenkontakt

22

Nennstromkontakt

23

Kontaktträger des Lichtbogenkontakts 21

24

Hülse

25

Wand

30

Schaltstück

31

Lichtbogenkontakt

32

Nennstromkontakt

40

Hohlkörper

41

Hohlzylinder

42, 43, 44

Zylinderböden

50

Isolierdüse

51

Isolierhilfsdüse

52

Heizkanal

A

Achse

D, D'

Schalterantriebe

E₁, E₂

Erweiterungsvolumina

H

Heizvolumen

K

Kompressionsraum

L

Lichtbogenzone

OV₁, OV₂, OV₃

Überdruckventile

RV₁, RV₂, RV₃, RV₄

Rückschlagventile

S

Schaltlichtbogen

Ansprüche

1. Hochspannungsschalter, enthaltend:

ein mit einem Löscheigenschaften aufweisenden Isoliergas gefülltes Gehäuse (10), das einen Speicherraum (11) für das Isoliergas begrenzt,

eine im Gehäuse (10) gehaltene Kontaktanordnung mit zwei Schaltstücken (20, 30), die bei einem Schaltvorgang mit Hilfe eines Antriebs (D, D') längs einer Achse (A) relativ zueinander bewegt werden,

ein am ersten Schaltstück (20) befestigtes, ringförmig um einen hohlen Lichtbogenkontakt (21) des ersten Schaltstücks geführtes und der Aufnahme von Lichtbogengasen dienendes Heizvolumen (H), das beim Ausschalten mit einer einen Schaltlichtbogen (S) aufnehmenden Lichtbogenzone (L) kommuniziert,

eine beim Ausschalten vom ersten Schaltstück (20) betätigte Kolben-Zylinder-Kompressionsvorrichtung mit einem ringförmig um den hohlen Lichtbogenkontakt (21) geführten Kompressionsraum (K) zum Bereitstellen von komprimiertem Isoliergas,

ein im Heizvolumen (H) angeordnetes erstes Rückschlagventil (RV₁), durch das beim Einschalten Isoliergas aus dem Kompressionsraum (K) ins Heizvolumen (H) geführt wird,

einem ersten Überdruckventil (OV₁) zum Begrenzen des Druck des komprimierten Isoliergases im Kompressionsraum (K), und

ein im Kompressionsraum (K) angeordnetes zweites Rückschlagventil (RV₂), durch das beim Einschalten Isoliergas in den Kompressionsraum (K) geführt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter ferner mindestens ein der Aufnahme von komprimiertem Isoliergas dienendes erstes Erweiterungsvolumen (E₁) enthält, welches nach dem Öffnen des ersten Überdruckventils (OV₁) mit dem Kompressionsvolumen (K) kommuniziert und dann gegenüber dem Speicherraum (11) durch ein drittes Rückschlagventil (RV₃) abgesperrt ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Druck im ersten Erweiterungsvolumen (E₁) begrenzendes zweites Überdruckventil (OV₂) vorgesehen ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Erweiterungsvolumen (E₁) über das zweite Überdruckventil (OV₂) unmittelbar mit dem Speicherraum (11) verbunden ist.

4. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Erweiterungsvolumen (E₁) über das zweite Überdruckventil (OV₂) unmittelbar mit einem zweiten Erweiterungsvolumen (E₂) verbunden ist.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Erweiterungsvolumen (E₂) über ein drittes Überdruckventil (OV₃) unmittelbar mit dem Speicherraum (11) oder einem dritten Erweiterungsvolumen verbunden ist.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem den Kompressionsraum (K) radial nach aussen begrenzenden Hohlzylinder (41) mindestens zwei axial voneinander beabstandete Zylinderböden (42, 43) befestigt sind, von denen der erste (42) den Kompressionsraum (K) und das erste Erweiterungsvolumen (E₁) voneinander trennt und zusammen mit dem zweiten Zylinderboden (43) die längs der Achse (A) erstreckte Höhe des ersten Erweiterungsvolumens (E₁) bestimmt.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Überdruckventil (OV₁) und das zweite Rückschlagventil (RV₂) am ersten Zylinderboden (42) und ein zweites Überdruckventil (OV₂) und das dritte Rückschlagventil (RV₃) am zweiten Zylinderboden (43) gehalten sind.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Hohlzylinder (41) mindestens ein dritter Zylinderboden (44) befestigt ist, der zusammen mit dem zweiten Zylinderboden (43) die längs der Achse (a) erstreckte Höhe eines zweiten Erweiterungsvolumens (E₂) bestimmt und ein viertes Rückschlagventil (RV₄) sowie ein gegebenenfalls vorgesehenes drittes Überdruckventil (OV₃) hält.

Zeichnung