DE9314779U1

DE9314779U1 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Löschgases

Info

Publication number: DE9314779U1
Application number: DE9314779U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2003-09-25
Also published as: DE59402778D1; EP0720774B1; EP0720774A1; US5717183A; WO1995008834A1

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Löschgases

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei Kontaktstücken und mit wenigstens einem Gasabströmkanal für durch den Lichtbogen erhitztes Löschgas sowie mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Löschgases, die aus einem im Strömungsweg des Löschgases angeordneten Metallkörper mit Durchtrittsöffnungen besteht.

Ein solcher Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielsweise aus dem Fachartikel "Development of the type 145 pm self-blast circuit breaker" bekannt. Bei dem dort dargestellten Leistungsschalter ist im Bereich der Unterbrechereinheit ein hohlzylinderförmiger Metallkörper dargestellt, der aus einem Metalldrahtgeflecht besteht. Das heiße Lösch-0 gas kann durch das Drahtgeflecht hindurchtreten und wird dabei gekühlt, was zu einer schnellen dielektrischen Verfestigung der Trennstrecke führt.

Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Metallkörper unter dem Einfluß des heißen Löschgases leicht korrodiert, bzw. Teile des Metallkörpers verdampft werden. Nach einer solchen Verdampfung kann nachfolgend produziertes heißes Löschgas durch den Metallkörper ungehindert und ungekühlt hindurchtreten, wodurch die übrigen Teile es Schalters beschädigt werden können. Außerdem schlägt sich der beim Verdampfen des Metallkörpers entstehende Metalldampf u. U. an Isolierstoffteilen nieder, was zu einer Herabsetzung der dielektrischen Festigkeit führt.

Sri/Sby / 17.09.93

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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art die Kühleinrichtung so zu gestalten, daß in zuverlässiger Weise eine effiziente Kühlung des Löschgases bei langer Lebensdauer der Kühleinrichtung erfolgt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Gasabströmkanal von den Kontaktstücken aus gesehen vor dem Metallkörper ein löschgasundurchlässiger Isolierstoffkörper aus einem unter Einwirkung von heißem Löschgas weiteres Löschgas abgebenden Material angeordnet ist und daß der Isolierstoffkörper von dem Metallkörper soweit beabstandet ist, daß das Löschgas im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche des Metallkörpers durch die Durchtritts-Öffnungen hindurchtreten kann.

Durch den vor dem Metallkörper angeordneten Isolierstoffkörper wird der Metallkörper vor der direkten Einwirkung des heißen Löschgases geschützt. Der Isolierstoffkörper wird zwar durch das heiße Löschgas ebenfalls angegriffen, jedoch setzt er unter dem Einfluß des heißen Löschgases ein ebenfalls zur Löschung dienendes Gas frei und kann leicht ausgetauscht werden. Außerdem wird beim Verdampfen des Isolierstoff körpers kein elektrisch leitender Dampf frei, der weitere Isolierstoffkörper im Bereich der Unterbrechereinheit verschmutzen und somit zu einer Herabsetzung der dielektrischen Festigkeit führen könnte. Durch die Beabstandung des Isolierstoffkörpers von dem Metallkörper wird erreicht, daß einerseits das heiße Löschgas nicht direkt auf den Metallkörper trifft, daß aber andererseits das Löschgas, nachdem es auf den Isolierstoffkörper geprallt ist, um den Isolierstoffkörper herum durch den gesamten Querschnitt der Durchtrittsöffnungen in dem Metallkörper abströmen

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kann. Die Erfindung wird vorteilhaft dadurch ausgestaltet, daß der Isolierstoffkörper aus PTFE besteht.

Dieses Material ist thermisch besonders stabil und gibt bei Einwirkung des heißen Löschgases solche Gase ab, die selbst einen effektiven Beitrag zur Löschung des Schaltlichtbogens bzw. zur Verfestigung der Trennstrecke leisten können.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Metallkörper als Hohlzylinder ausgebildet ist und daß der Isolierstoffkörper als ringförmiger Körper im Inneren des Metallkörpers ausgebildet ist.

Diese Gestaltung ist konstruktiv besonders einfach. Das heiße Löschgas, das in das Innere des Hohlzylinders gelangt, kann nach einer Wechselwirkung mit dem Isolierstoffkörper nach außen durch den Metallkörper hindurchströmen. Es ist dafür nur die Befestigung zweier Körper, nämlich des Metallkörpers und des Isolierstoffkörpers ineinan-0 der notwendig.

Der Isolierstoffkörper kann in den nicht mit heißem Löschgas beaufschlagten Bereichen Ausnehmungen aufweisen oder auch aus mehreren Blöcken bestehen, die an den besonders durch das heiße Löschgas beanspruchten Stellen vor dem Metallkörper angeordnet sind.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch gestaltet sein, daß der Isolierstoffkörper mit einem Ende des Metallkörpers tragend verbunden ist.

Es erweist sich außerdem als vorteilhaft, daß eines der Kontaktstücke mit einem zur Abfuhr der Löschgase hohl ausgebildeten Kontaktrohr verbunden ist, das den Metallkörper

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wenigstens teilweise durchsetzt und im Bereich des Metallkörpers radiale Öffnungen für das Löschgas aufweist und daß der Isolierstoffkörper im Bereich der radialen Öffnungen zwischen dem Kontaktrohr und dem Metallkörper angeordnet ist.

Das Kontaktstück und das Kontaktrohr sowie der Isolierstoffkörper und der Metallkörper können somit auf einfache Weise zu einer konstruktiven Einheit zusammengefaßt werden, die im Gehäuse eines Leistungsschalters platzsparend unterzubringen ist. Außerdem wird durch den Metallkörper dem Löschgas ein hoher Durchtrittsquerschnitt angeboten. Der Metallkörper kann vorteilhaft beispielsweise aus einem Drahtgeflecht, insbesondere aus Kupferdraht bestehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels an einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben .

Dabei zeigt die Figur einen Teil einer Unterbrechereinheit schematisch in zwei Halbschnitten. In der Figur ist in schematischer Form ein Leistungsschalter mit zwei stilisiert dargestellten Kontaktstücken 1, 2 dargestellt. Die Unterbrechereinheit 3 ist in einem zylindrischen, metallisehen Kapselungsgehäuse 4 angeordnet. Das Kontaktstück 1 umgibt im Einschaltzustand das Kontaktstück 2. Im Ausschaltzustand ist das Kontaktstück 1 in Richtung des Pfeils 5 von dem Kontaktstück 2 wegbewegt.

Beim Schaltvorgang wird im Bereich zwischen den Kontaktstücken 1, 2 ein Lichtbogen gezogen, durch den das Löschgas, beispielsweise SF5, mit dem das zylindrische Kapselungsgehäuse 4 gefüllt ist, stark erhitzt wird und dadurch expandiert. Das Kontaktstück 2 ist mit einem Kontaktrohr 6

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verbunden, das zur Abfuhr der Schaltgase in Richtung der Pfeile 7, 8, 9 hohl ausgebildet ist. Das Kontaktrohr 6 weist radiale Abströmöffnungen 10, 11 an seinen dem Kontaktstück 2 abgewandten Ende auf, durch die das Löschgas radial aus den Kontaktrohr 6 abströmen kann. Da das Löschgas nach dem Schaltvorgang sehr heiß ist, soll es durch Vermischung mit dem nicht unter dem Einfluß des Lichtbogens stehenden Löschgas, beispielsweise in dem Außenraum möglichst schnell abgekühlt werden, um eine schnelle Verfestigung der Trennstrecke zwischen den Kontaktstücken 1, 2 zu erreichen. Auf dem Weg vom Kontaktrohr 6 in den Außenraum passiert das heiße Löschgas einen Metallkörper 12, der aus einem Kupferdrahtgeflecht besteht und in dem das heiße Löschgas durch Wechselwirkung mit der Metalloberfläche schnell abgekühlt wird. Dabei ist wegen der Vielzahl der Durchtrittsöffnungen durch den Metallkörper 12 der Strömungswiderstand für das Löschgas gering.

Um zu verhindern, daß durch direkte Einwirkung des heißen Löschgases der Metallkörper 12 teilweise korrodiert, bzw. verdampft, ist zwischen den Austrittsöffnungen 10, 11 und dem Metallkörper 12 ein ringförmiger Isolierstoffkörper aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) angeordnet, auf den das heiße Löschgas zunächst auftrifft, bevor es den Metallkörper 12 erreicht. Beim Auftreffen des heißen Löschgases auf den Isolierstoffkörper 13, 14 wird in dem Material des Isolierstoffkörpers 13, 14 Gas freigesetzt, das ebenfalls zur Löschung des Lichtbogens dienen kann.

Erst, nachdem das Löschgas durch diesen Isolierstoffkörper abgelenkt worden ist, strömt es zu dem Metallkörper 12.

Es findet somit auch eine gute Verwirbelung des heißen Löschgases statt.

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Der Isolierstoffkörper 13 ist in einer Platte 15 befestigt, die den zylindrischen Metallkörper 12 stirnseitig abschließt. Der Isolierstoffkörper kann dort beispielsweise angeklebt oder eingeschraubt sein.

Es ist aber auch möglich, wie im unteren Halbschnitt dargestellt, den Isolierstoffkörper 14 auf Stegen oder einzelnen Füßen 16 direkt an der inneren Mantelfläche des Metallkörpers 12 zu haltern. Auch hier ist eine Befestigung durch Kleben oder Schrauben möglich.

Claims

93G4129 7 Schutzansprüche

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei Kontaktstücken (1,2) und mit wenigstens einem Gasabströmkanal (17) für durch den Lichtbogen erhitztes Löschgas sowie mit einer Kühleinrichtung (12) zur Kühlung des Löschgases, die aus einem im Strömungsweg des Löschgases angeordneten Metallkörper (12) mit Durchtrittsöffnungen (18) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gasabströmkanals im Stromungsweg des Löschgases von den Kontaktstücken (1,2) aus gesehen vor dem Metallkörper ein löschgasundurchlässiger Isolierstoffkörper (13,14) aus einem unter Einwirkung von heißem Löschgas weiteres Löschgas abgebenden Material angeordnet ist und daß der Isolierstoffkörper (13,14) von dem Metallkörper

(12) soweit beabstandet ist, daß das Löschgas im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche des Metallkörpers durch die Durchtrittsöffnungen (18) hindurchtreten kann.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (13,14) aus PTFE besteht.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (12) als Hohlzylinder ausgebildet ist und daß der Isolierstoffkörper (13,14) als ringförmiger Körper im Inneren des Metallkörpers (12) ausgebildet ist.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,

dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (13,14) mit einem Ende des Metallkörpers (12) tragend verbunden ist.

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5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,

dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kontaktstücke (12) mit einem zur Abfuhr der Löschgase hohl ausgebildeten Kontaktrohr (6) verbunden ist, das den Metallkörper (12) wenigstens teilweise durchsetzt und im Bereich des Metallkörpers (12) radiale Öffnungen (10,11) für das Löschgas aufweist und daß der Isolier-Stoffkörper (13,14) im Bereich der radialen Öffnungen zwischen dem Kontaktrohr (6) und dem Metallkörper (12) angeordnet ist.