CH662002A5 - Schaltapparat mit einer vorrichtung zur steuerung der bewegung eines lichtbogenkontaktes des schaltapparates. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltapparat mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Bewegungeines Lichtbogenkontaktes des Schaltapparates.

Derartige Vorrichtungen sind insbesondere für gasisolierte Lasttrenner oder gasisolierte Leistungsschalter vorgesehen, die einen Teil einer gasisolierten Schaltanlage für ein Elektrizitätswerk oder dergleichen bilden, und die Hauptkontakte vor Schäden durch Lichtbogenentladung zu schützen.

Die Schaltapparate in Kraftstationen haben die Aufgabe, den fliessenden Strom zu unterbrechen. Ein Leistungsschalter muss beispielsweise in der Lage sein, sowohl einen Kurzschlussstrom als auch den Nennstrom abzuschalten. Ein Lasttrenner muss den beim Schalten des Stromnetzes auftretenden Strom unterbrechen können. Ferner werden geerdete Schalter zum Unterbrechen des in einem Reservestromkreis durch Induktion in einem anderen Stromkreis erzeugten Stromes benutzt.

Im Zeitpunkt der Stromunterbrechung entsteht ein Lichtbogen zwischen den Hauptkontakten des Schaltapparates. Um diese Hauptkontakte vor Schäden durch Lichtbogen zu schützen, ist der Schaltapparat üblicherweise mit Lichtbogenkontakten versehen, die von den Hauptkontakten getrennt sind. Die Lichtbogenkontakte können grob in zwei Klassen von Kontakten eingeteilt werden, nämlich in solche, die sich mit dem Hauptkontakt bewegen und solche, die sich ohne Rücksicht auf die Bewegung irgendeines Hauptkontaktes nicht bewegen. Die vorliegende Erfindung betrifft die erstgenannte Ausführung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schaltapparat mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung eines Lichtbogenkontaktes des Schaltapparates entsprechend der Bewegung des Hauptkontaktes zur Reduktion von Abbrand an diesem Kontakt zu schaffen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt; es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Lasttrenner,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des Lasttrenners nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitseinstellung gemäss der Ausführungsform nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3, Fig. 5 eine graphische Darstellung der zurückgelegten Distanz eines Lichtbogenkontaktes und eines Hauptkontaktes nach Fig. 2 in Funktion derZeit,

Fig. 6 eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Einstellvorrichtung,

Fig. 7a einen Schnitt längs der Linie VII A-VII A in Fig. 6, Fig. 7b einen Schnitt längs der Linie VII B-VIIB in Fig. 6, Fig. 7c einen Schnitt längs der Linie VII C-VII C in Fig. 6, und

Fig. 8 eine Teilansicht einer Variante zu Fig. 6.

Gleiche oder ähnliche Teile sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Im Folgenden wird ein Lasttrenner mit zwei Trennstellen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen solchen Zweipunkt-Lasttrenner mit zwei Schaltstücken und Fig. 2 eine konstruktive Ausführung der feststehenden Seite des Lasttrenners. In Fig. 3 ist eine Ansicht des wichtigsten Teils des in Fig. 2 in grösserem Massstab dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Tank 1, der mit einem Gas zum Löschen von Lichtbogen gefüllt ist und mit Isolierscheiben 2,3 abgedichtet ist. Elektrische Anschlüsse 4,5 sind an den entsprechenden Scheiben 2,3 befestigt und gemäss Fig. 2 ist ein Schutzgehäuse 6 aus leitendem Material mit einer Öffnung 6a am Anschluss 4 befestigt. Ein feststehender Kontakt 7 ist im Schutzgehäuse 6 gegen die Öffnung 6a gerichtet. Dieser Kontakt 7 ist im Schutzgehäuse 6 befestigt und mit diesem elektrisch verbunden.

Ein Isolator 8 ist mit einem Ende am Schutzgehäuse 6 und am anderen Ende an einem Zylinder 9 befestigt. Ein leitender Träger 10 erstreckt sich durch den feststehenden Kontakt 7 hindurch und ist beweglich im Zylinder 9 gelagert. Ein Lichtbogenkontakt 10a, der ein wiederholtes Auftreten von Lichtbögen ertragen kann, ist an einem Ende des leitenden Trägers 10 befestigt. Der Träger 10 ist über den Zylinder 9 mit dem anderen Ende des Isolators 8 verbunden. Ein beweglicher Kontakt 13 ist am einen Ende mit einem Lichtbogenkontakt 13a versehen, der ein wiederholtes Auftreten von Lichtbögen aushalten kann. Wenn sich der bewegliche Kontakt 13 in Fig. 2 nach rechts bewegt, wird er vom stationären Kontakt 7 getrennt, damit auch vom Lichtbogenkontakt 10a. Lichtbogenkontakte 10b und 22 sind als zweite Lichtbogenkontakte in Serie mit den ersten Kontakten 10a und 13a angeordnet. Von diesen zweiten Kontakten ist der bewegliche Kontakt 10b mit dem Lichtbogenkontakt 10a zusammenhängend und weist daher dieselbe Funktion auf wie dieser. Der Lichtbogenkontakt 22 ist auf der stationären Seite. Eine Abschirmung 23 dient zur Abschwächung des elektrischen Feldes zwischen den Lichtbogenkontakten 10b und 22. In Fig. 3 sind

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Düsenöffnungen 24,25,27 zur Steuerung der Betriebsgeschwindigkeit des Lichtbogenkontaktes 10a dargestellt. Ein beweglicher Kolben 10c steht unter der Wirkung einer Feder 11 und kann ein Gas zum Füllen des Federgehäuses 9 und zum Entweichen durch die Düsen 24,25 und 27 komprimieren.

Gemäss Fig. 2 sind die zweiten Lichtbogenkontakte 10b und 22 voneinander getrennt, bevor oder auch nachdem die ersten Lichtbogenkontakte 10a und 13a voneinander getrennt werden. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die Geschwindigkeit des Lichtbogenkontaktes 10a während seiner Bewegung absichtlich zu reduzieren.

Um dies zu erreichen, ist die folgende Konstruktion vorgesehen. Wenn ein Trennbefehl auf den Lasttrenner nach Fig. 2 gegeben wird, beginnt sich der bewegliche Kontakt 13 nach rechts zu bewegen. Mit der Bewegung dieses Kontaktes 13 wird der Lichtbogenkontakt 10a durch die Feder 11 nachgeschoben, bis sich der bewegliche Kontakt 13 vom feststehenden Kontakt 7 gelöst hat.

In Fig. 3 ist mit geschlossenem Lasttrenner die Stellung des Kolbens 10c gestrichelt dargestellt. Während dieser Kolben 10c aus dieser Stellung heraus über eine Distanz lo verschoben wird, wird die Geschwindigkeit des Lichtbogenkontaktes 10a und des mit ihm einstückig verbundenen Kolbens 10c nunmehr reduziert, weil eine Öffnung 24 im Zylinder 9 vorgesehen ist. Wenn die vbm Kolben 10c zurückgelegte Distanz den Wert Io überschreitet, kann das im Raum 26, der durch den Zylinder 9 und den Kolben 10c gebildet ist, eingeschlossene Gas nur noch durch eine enge Düse 25 abströmen, so dass der Druck im Raum 26 zunimmt. Demzufolge wird eine Reaktionskraft auf den Kolben 10c in einer Richtung entgegengesetzt zur Kraftwirkungsrichtung der Feder 11 ausgeübt. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit des Lichtbogenkontaktes 10a rasch herabgesetzt. Wenn der vom Kolben 10c zurückgelegte Weg eine zusätzliche Distanz Ii überschreitet, verlassen die rechtsseitigen Enden der am Träger 10 angeformten Umfangsdüsen 27 den Zylinder 9, so dass der Zylinderraum 26 nunmehr über die Düsen 27 mit der Aussenseite des Zylinders 9 verbunden wird. Wenn die Düsen 27 ein Querschnittsprofil nach Fig. 4 aufweisen, so dass die Querschnittsfläche im Vergleich zu derjenigen der Düse 25 genügend gross ist, wird der Gasdruck im Zylinderraum 26 zu diesem Zeitpunkt rasch herabgesetzt. Demzufolge beginnt der Lichtbogenkontakt 10a sich unter der Kraftwirkung der Feder 11 wieder zu beschleunigen. Der Kolben 10c wird weiter nach rechts bewegt, bis er eine Restdistanz h zurückgelegt hat. Wenn die dem Kolben 10c zugewandten Enden der am Träger 27 angeformten Düsen von diesem Kolben einen Abstand b aufweisen, wird die Geschwindigkeit des Lichtbogenkontaktes 10a erneut herabgesetzt, sobald der Kolben 10c eine Stellung erreicht, in welcher er in seinem weiteren Hub auch diese Distanz b ver-lässt, wie dies aus der vorhergehenden Beschreibung klar hervorgeht.

662 002

Fig. 5 zeigt den vom Lichtbogenkontakt 10a und Kolben 10c sowie auch vom Hauptkontakt 13 zurückgelegten Weg in Funktion der Zeit. Die Kurve MC stellt den Hub des Hauptkontaktes 13 und die Kurve AC denjenigen des Lichtbogenkontaktes 10a dar. Im Hub gemäss der Kurve AC wird im Abschnitt a-b der Lichtbogenkontakt auf dieselbe Geschwindigkeit wie der Hauptkontakt beschleunigt, im Abschnitt b-c trennt sich die Beschleunigung von derjenigen des Hauptkontaktes, im Abschnitt c-d wird die Geschwindigkeit herabgesetzt, im Abschnitt d-e wieder erhöht, und diese erhöhte Geschwindigkeit wird für den Rest des Hubes beibehalten. Beim Punkt PI wird der Lichtbogenkontakt 10a rasch abgebremst und von dem zu ihm gehörenden Lichtbogenkontakt 13a getrennt. Zu diesem Zeitpunkt hat sich die Geschwindigkeit des Hauptkontaktes 13 nicht wesentlich geändert, so dass sich der Abstand zwischen den Lichtbogenkontakten 10a und 13a vergrössert, während der erstere die Strecke Ii zurücklegt. Im wesentlichen zur gleichen Zeit werden die zweiten Lichtbogenkontakte 10b und 22 voneinander getrennt, und der Abstand zwischen ihnen vergrössert sich stetig.

Wie vorstehend gezeigt, kann die Geschwindigkeit der Lichtbogenkontakte bei der dargestellten Konstruktion auf einen Lasttrenner oder Leistungsschalter ohne äusseren Kräfteaufwand geregelt werden. Somit ist es möglich, den Zeitpunkt einzustellen, zu welchem der Lichtbogen- und der Hauptkontakt voneinander getrennt werden und auch den Abstand zwischen diesen Kontakten nach deren Trennung zu regeln.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Auch hier ist, wie im Fall von Fig. 2, der Träger 10 mit am Umfang angeordneten Düsen 27 versehen. Diese Düsen 27 weisen jedoch verschiedene Längen auf. Mit dieser Anordnung wird bei Bewegung des Trägers 10 nach rechts über das Federgehäuse 9 hinaus das Querschnittsprofil der mit dem Zylinderraum 26 und der Aussenseite des Zylinders verbundenen Düsen 27 stetig von denjenigen in Fig. 7a zu denjenigen nach Fig. 7b und schliesslich auf dasjenige in Fig. 7c geändert. Auf diese Weise kann eine sanftere Beschleunigung und Verzögerung des Lichtbogenkontaktes 10a erreicht werden.

Fig. 8 zeigt eine noch weitere Ausführungsform, bei der -wie in Fig. 2 - derTräger 10 Umfangsdüsen 27 aufweist. Hier jedoch nehmen die Breite und die Tiefe der Düsen 27 linear in der Richtung vom Lichtbogenkontakt weg zu. Somit wird wie im Fall von Fig. 6 der Querschnitt der Düsen stetig mit der Bewegung des Trägers 10 geändert, und damit können dieselben Wirkungen wie vorher erzielt werden.

Während sich die beschriebenen Ausführungsformen auf Lasttrenner beziehen, kann die Erfindung auch auf andere Arten von Schaltapparaten angewendet werden.

Ferner kann die Düse 25 in den dargestellten Ausführungsbeispielen durch geeignete Kerben mit der gleichen Funktion ersetzt werden.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

662002

1. Schaltapparat mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung eines Lichtbogenkontaktes des Schaltapparates, gekennzeichnet durch ein Paar von Hauptkontakten (7,13) im Schaltapparat, wobei der Lichtbogenkontakt (10a) mit einem (13) der beiden Hauptkontakte zusammenwirkt und welcher ( 10a) der Bewegung dieses Hauptkontaktes (13) in der Ausschaltrichtung folgt, durch einen auf einem diesen Lichtbogenkontakte (10a) aufnehmenden Träger (10) angebrachten Kolben ( 10c) und einen ihn ( 10c) aufnehmenden stationären Zylinder (9), und durch wenigstens eine Düsenöffnung (25) in diesem Zylinder und wenigstens eine Düsennut (27) im Träger, wobei diese Düsenöffnung (25) und diese Düsennut (27) dazu dienen, die Innen- und Aussen-seite des Zylinders (9) miteinander zu verbinden und die Geschwindigkeit der Bewegung des Lichtbogenkontaktes (10a) relativ zu derjenigen des Hauptkontaktes (13) zu steuern.

2. Schaltapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsennuten (27) am Aussenumfang des Trägers (10) angebracht und an diesem Umfang in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, und dass diese Nuten (27) in der Lage sind, die Innen- und Aussenseite des Zylinders (9) miteinander zu verbinden.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Schaltapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Düsennuten sich in ihrer Länge von den anderen unterscheidet.

4. Schaltapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede dieser am Träger (10) angebrachten Düsennuten (27) eine Querschnittsfläche aufweist, die in Längsrichtung des Trägers variiert.

5. Schaltapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar von Hauptkontakten aus einem stationären (7) und einem beweglichen Hauptkontakt (13) besteht, wobei der Lichtbogenkontakt (10a) neben dem stationären Hauptkontakt (7) angeordnet ist.