EP0014393A1 - Pressurized gas high voltage power circuit breaker - Google Patents

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Publication number
EP0014393A1
EP0014393A1 EP80100387A EP80100387A EP0014393A1 EP 0014393 A1 EP0014393 A1 EP 0014393A1 EP 80100387 A EP80100387 A EP 80100387A EP 80100387 A EP80100387 A EP 80100387A EP 0014393 A1 EP0014393 A1 EP 0014393A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arc
magnetic field
compressed gas
circuit breaker
gas high
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP80100387A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eckart V. Bonin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Publication of EP0014393A1 publication Critical patent/EP0014393A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/18—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet

Definitions

  • the invention relates to a compressed gas high-voltage circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • Such switches with a rotating arc have a relatively complex contact arrangement, i.e. in addition to the switching contact pieces, they generally have additional ring contacts to which the arc passes when the switching contact pieces are pulled apart and along which they can rotate until extinguished.
  • the invention is based on the consideration that the energy withdrawal of the arc cannot, as is assumed, be brought about by the aforementioned cooling action of the arc due to the rotation relative to the compressed gas.
  • the arc stands anyway, since the force acting on it is zero. Even if the arc previously rotated and would continue to rotate after the zero crossing, it is still in the current zero crossing since the direction of rotation changes after the zero crossing.
  • the crucial point (zero current crossing) or in the area in front current goes towards zero and thus the torque also goes towards zero) there is no or only a slight relative movement, so that the cooling effect should remain low. If, on the other hand, the compressed gas rotated so that no great cooling effect was achieved during the entire current half-wave, the arc would "float" even in the zero crossing without relative speed, ie it would also rotate and would therefore not be cooled.
  • the invention is therefore based on the object of designing the compressed gas switch of the type mentioned in such a way that the same switching behavior can be achieved with less effort.
  • This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.
  • the compressed gas switch according to the invention therefore works with a switching arc standing in the magnetic field in the electronegative compressed gas atmosphere, in particular SF 6 atmosphere.
  • This arc is therefore in the space between two electrodes, the switching pieces of the switching path or additional contact pieces, which, however, do not have to be specially designed, in particular do not have to have a ring shape. They can therefore be designed similar to the usual pin or tube electrodes.
  • the switch arc is therefore particularly simple - practically only the coils of the magnetic field arrangement are necessary - without changing the conventional one To influence contact systems favorably in terms of safe deletion.
  • the teaching according to the invention is therefore advantageously also suitable for the additional retrofitting of conventional compressed gas switches, in particular SF 6 switches.
  • the teaching according to the invention which is the basis of all the embodiments described later in the drawing, is based on the fact that the magnetic field acts on the path of the individual charge carriers and not only on the arc as a whole. If the charge carriers take the known "corkscrew-like" paths, the thermal conductivity (the electrical conductivity inforge thermodynamic shock processes) is greatly reduced, so that the arc is extinguished even under severe subsequent stress.
  • the arrangement of the field, the formation of the contact arrangement, etc. must therefore always be made such that the magnetic field swirls the path of the charge carriers in the arc in such a way that the conductance of the arc drops sharply. This effect is expressed by a higher operating voltage before the zero current crossing.
  • the magnetic field need not necessarily be perpendicular to the electric field of the arc. There is also no requirement for a homogeneous magnetic field; divergent fields or "cusp" fields are also conceivable. It is also possible to use a substantially parallel magnetic field (parallel to the electrical field), since it must be assumed that due to the thermodynamics, the charge carriers never run a straight path in the field direction, but that even the slightest path deviations due to shocks lead to transverse movements , which then result in full path deflection in the magnetic field.
  • the arrangement must be such that the arc as a whole cannot move out of the optimal position. This can be caused by chamber walls, for example in the form of a tube or certain magnetic field shapes or combinations of the two.
  • Circuit breakers in the low-voltage and medium-voltage range with an arc in air that does not rotate in the magnetic field are known per se. In these known circuit breakers, the arc travels on rails into an arcing chamber, on the walls of which it is cooled (by heat dissipation). In the switch according to the invention, however, there is no cooling by heat conduction on corresponding walls; the focus is on depletion of load carriers.
  • Vacuum switches in the medium-voltage range
  • arcs in a magnetic field are also known, in which the effect of charge carrier depletion is exploited.
  • experts always use a rotating arc for the SF 6 high-voltage switch, probably because of the firm conviction that cooling by the relative movement of the arc and the surrounding gas is crucial.
  • the switching chamber of a compressed gas switch shown in Figure 1 has a housing 1, in which a fixed switching contact 2 and a movable switching contact 3 are inserted, and which contains an SF 6 gas atmosphere in the usual manner.
  • the switch contacts of the switch are in a position in which there is a light arch 4 is located between the switch contacts 2 and 3.
  • Two coils 5a and 5b generating magnetic fields are also provided, in the embodiment according to FIG. 1 the magnetic field with induction perpendicular to the electric field of the field strength of the arc. Diverting pieces, ie finger contacts 6a, 6b or an insulating piece 7 in the movable contact piece 3 ensure that the current is redirected to the coils 5a and 5b when the switching path is open.
  • the finger contacts 6a, 6b encompass the switching element 2; the current then flows solely through the contact paths 2, 3, ie the coils 5a, 5b are short-circuited.
  • the current flows from contact 2 via the arc and coils 5a, 5b to contact 3.
  • a tube 8 is also provided, which envelops the free space between the switching contacts and which holds the arc in place, ie , the tube ensures that a permanent switching arc forms in the magnetic field,
  • the magnetic field has a direct effect on the individual charge carriers of the arc, which describe the known corkscrew-like path, that is, emerge from the arc and are neutralized by the SF 6 gas.
  • Switches with a standing arc in the electrical field of an air atmosphere are known per se; in the present case, however, the atmosphere is an SF 6 atmosphere, which has a particularly favorable effect on the neutralization of the detached charge carriers.
  • the magnetic field swirls the path of the charge carriers very intensely, so that the conductance drops sharply. Because the magnetic field is perpendicular to the electric field of the arc, the turbulence is particularly intense because the force exerted by the magnetic field on the charge carriers is particularly large.
  • FIG. 2 shows an arrangement corresponding to FIG. 1, only switch contacts 2 and 3 being shown, and the direction of the magnetic field being indicated.
  • the magnetic field runs with induction parallel to the electric field.
  • FIG. 3 shows the two switch contacts 2 and 3, between which the arc burns with the electric field, in accordance with the basic representation of FIG. 2.
  • the coils for generating the magnetic field are arranged such that a so-called "cusp" field is created, i.e. a magnetic field, the axially arriving field lines of which extend to the center of both sides of the switch arc.
  • FIG. 4 shows the switch contacts 2 and 3, between which the arc burns, in accordance with the basic representation of FIGS. 2 and 3.
  • a magnetic field is used which is bulged in the area of the arc, i.e. has a radial gradient, this magnetic field geometry ensuring that the arc is held directly by the magnetic field, so that the need to provide a chamber wall, e.g. in the form of a tube as in Figure 1 is omitted.
  • This arc-holding tube would also have to be used in the arrangements according to FIGS. 2 and 3, but it has been omitted for reasons of clarity.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which a conventional autopneumatic gas pressure switch for voltages up to 400 kV u.m. was subsequently provided with the features of the invention.
  • FIG. 5 also shows only one of several possible embodiments of the arrangement of the coils 5a, 5b or the configuration of the connections for the coils. These connections should always be made in such a way that the current flows through the coils only when the contact path is switched off. The training depends on the contact arrangement of the switch in individual cases.

Abstract

In a pressurised gas high voltage power circuit breaker with a switching contact arrangement (2, 3) which is located in an electrically negative compressed gas insulating/extinguishing atmosphere, particularly an SF6-atmosphere, an arrangement (5A, 5B) is provided for generating a magnetic field which acts on the switching arc in the sense of a better extinguishability of the arc as the current passes through zero. This arrangement (5A, 5B) for generating the magnetic field is designed, and/or limiting walls are provided, such that the arc, surrounded by the electrically negative compressed gas atmosphere, is essentially stationary and does not rotate. By means of a predetermined alignment of the magnetic field, the charge carrier paths are perturbed such that charge carriers are removed from the arc and are neutralised by the surrounding electrically negative compressed gas. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgas-Hochspannungsleistungsschalter gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a compressed gas high-voltage circuit breaker according to the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, bei Hochspannungsleistungsschaltern mit einer Kontaktanordnung, die sich in einer elektronegativen Druckgas-, meist SF6-Atmosphäre, als Isolier- bzw. Löschmittel befinden, den Schaltlichtbogen dem Einfluß eines magnetischen Feldes auszusetzen, derart, daß der Lichtbogen rotiert. Durch die Rotation soll dem Lichtbogen Energie entzogen werden, so daß eine Löschung im Strom-Nulldurchgang möglich.ist. Bei einigen Ausführungen dient der rotierende Lichtbogen zusätzlich auch dazu, das Löschmittel zu bewegen bzw. einen Druck zu erzeugen, damit das so bewegte Löschmittel den Lichtbogen bebläst.It is known to expose the switching arc to the influence of a magnetic field in high-voltage circuit breakers with a contact arrangement which are located in an electronegative compressed gas, usually SF 6 atmosphere, as an insulating or extinguishing agent, in such a way that the arc rotates. The rotation is intended to extract energy from the arc so that it can be extinguished at the zero current crossing. In some versions, the rotating arc also serves to move the extinguishing agent or to generate pressure so that the extinguishing agent moved in this way blows the arc.

Man glaubt, daß der Energieentzug des rotierenden Lichtbogens praktisch allein durch die Kühlung des relativ zum Druckgas, d.h. zum SF6-Gas, rotierenden Lichtbogens bewirkt wird.It is believed that the energy withdrawal of the rotating arc is practically effected solely by cooling the rotating arc relative to the compressed gas, ie to the SF 6 gas.

Derartige Schalter mit einem rotierenden Lichtbogen besitzen eine relativ aufwendige Kontaktanordnung, d.h. sie besitzen im allgemeinen neben den Schalt-Kontaktstücken zusätzliche Ringkontakte, auf die der Lichtbogen beim Auseinanderziehen der Schaltkontaktstücke übergeht und entlang deren er bis zur Löschung rotieren kann.Such switches with a rotating arc have a relatively complex contact arrangement, i.e. in addition to the switching contact pieces, they generally have additional ring contacts to which the arc passes when the switching contact pieces are pulled apart and along which they can rotate until extinguished.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß der Energieentzug des Lichtbogens nicht, wie angenommen wird, durch die vorgenannte Kühlwirkung des Lichtbogens aufgrund der Rotation relativ zum Druckgas bewirkt werden kann. Im Augenblick des Strom-Nulldurchganges, der für die Ausschaltung praktisch allein interessant ist, steht nämlich der Lichtbogen ohnehin, da die auf ihn wirkende Kraft gleich Null ist. Auch wenn der Lichtbogen vorher rotiert hat und nach dem Nulldurchgang weiter rotieren würde, steht er im Strom-Nulldurchgang da sich nach dem Nulldurchgang die Drehrichtung ändert. An der entscheidenden Stelle (Strom-Nulldurchgang) bzw. im Bereich davor (Strom geht gegen Null und damit geht auch die Drehkraft gegen Null) ist somit keine bzw. nur eine geringe Relativbewegung gegeben, so daß insoweit die Kühlwirkung gering bleiben dürfte. Wenn das Druckgas sich andererseits mitdrehen würde, so daß während der ganzen Stromhalbwelle keine große Kühlwirkung erzielt würde, so würde aber auch gerade im Nulldurchgang der Lichtbogen ohne Relativgeschwindigkeit "schwimmen", d.h. er würde auch dann mitgedreht und würde somit nicht gekühlt werden.The invention is based on the consideration that the energy withdrawal of the arc cannot, as is assumed, be brought about by the aforementioned cooling action of the arc due to the rotation relative to the compressed gas. At the moment of the zero current crossing, which is practically only interesting for the switch-off, the arc stands anyway, since the force acting on it is zero. Even if the arc previously rotated and would continue to rotate after the zero crossing, it is still in the current zero crossing since the direction of rotation changes after the zero crossing. At the crucial point (zero current crossing) or in the area in front (current goes towards zero and thus the torque also goes towards zero) there is no or only a slight relative movement, so that the cooling effect should remain low. If, on the other hand, the compressed gas rotated so that no great cooling effect was achieved during the entire current half-wave, the arc would "float" even in the zero crossing without relative speed, ie it would also rotate and would therefore not be cooled.

Wenn es jedoch nach der Erkenntnis der Erfindung nicht die Kühlung des Bogens durch die Relativbewegung zwischen Lichtbogen und Druckgas ist, die die bekannten Schalter funktionsfähig macht, sondern praktisch allein die Verarmung an Ladungssträngen im Lichtbogen, so ist auch eine Rotation des Lichtbogens mit den Nachteilen des zusätzlichen Aufwandes bezüglich der speziellen Elektroden überflüssig.However, if, according to the knowledge of the invention, it is not the cooling of the arc by the relative movement between the arc and pressurized gas that makes the known switches functional, but practically only the depletion of charge strands in the arc, then there is also a rotation of the arc with the disadvantages of additional effort with regard to the special electrodes is unnecessary.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Druckgasschalter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das gleiche Schaltverhalten mit geringerem Aufwand erzielbar ist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.The invention is therefore based on the object of designing the compressed gas switch of the type mentioned in such a way that the same switching behavior can be achieved with less effort. This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.

Der erfindungsgemäße Druckgasschalter arbeitet daher mit einem in der elektronegativen Druckgas-, insbesondere SF6-Atmosphäre, im Magnetfeld stehenden Schaltlichtbogen. Dieser Lichtbogen steht daher im Raum zwischen zwei Elektroden, den Schaltstücken der Schaltstrecke oder zusätzlichen Kontaktstücken, die jedoch nicht besonders ausgebildet sein müssen, insbesondere keine Ringform aufweisen müssen. Sie können daher ähnlich den üblichen Stift- oder Rohrelektroden ausgebildet sein. Der Schalterlichtbogen ist daher mit besonders einfachen Mitteln - es sind praktisch nur die Spulen der Magnetfeldanordnung notwendig - ohne Veränderung der herkömmlichen Kontaktsysteme günstig im Sinne einer sicheren Löschung zu beeinflussen. Die Lehre nach der Erfindung eignet sich daher mit Vorteil auch für die zusätzliche nachträgliche Ausrüstung von herkömmlichen Druckgasschaltern, insbesondere SF6-Schaltern.The compressed gas switch according to the invention therefore works with a switching arc standing in the magnetic field in the electronegative compressed gas atmosphere, in particular SF 6 atmosphere. This arc is therefore in the space between two electrodes, the switching pieces of the switching path or additional contact pieces, which, however, do not have to be specially designed, in particular do not have to have a ring shape. They can therefore be designed similar to the usual pin or tube electrodes. The switch arc is therefore particularly simple - practically only the coils of the magnetic field arrangement are necessary - without changing the conventional one To influence contact systems favorably in terms of safe deletion. The teaching according to the invention is therefore advantageously also suitable for the additional retrofitting of conventional compressed gas switches, in particular SF 6 switches.

Die Lehre nach der Erfindung, die allen später in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsformen zugrunde liegt, beruht darauf, daß das Magnetfeld auf die Bahn der einzelnen Ladungsträger wirkt und nicht nur auf den Lichtbogen als Ganzes. Wenn die Ladungsträger die bekannten "korkenzieherähnlichen" Bahnen einschlagen, wird die thermische Leitfähigkeit (die elektrische Leitfähigkeit inforge thermodynamischer Stoßprozesse) stark herabgesetzt, so daß eine Löschung des Lichtbogens auch unter starker nachfolgender Spannungsbeanspruchung erfolgt. Die Anordnung des Feldes, die Ausbildung der Kontaktanordnung usw. ist daher stets so zu treffen, daß das Magnetfeld die Bahn der Ladungsträger im Lichtbogen derart verwirbelt, daß der Leitwert des Lichtbogens stark abfällt. Dieser Effekt drückt sich durch eine höhere Brennspannung vor dem Strom-Nulldurchgang aus.The teaching according to the invention, which is the basis of all the embodiments described later in the drawing, is based on the fact that the magnetic field acts on the path of the individual charge carriers and not only on the arc as a whole. If the charge carriers take the known "corkscrew-like" paths, the thermal conductivity (the electrical conductivity inforge thermodynamic shock processes) is greatly reduced, so that the arc is extinguished even under severe subsequent stress. The arrangement of the field, the formation of the contact arrangement, etc. must therefore always be made such that the magnetic field swirls the path of the charge carriers in the arc in such a way that the conductance of the arc drops sharply. This effect is expressed by a higher operating voltage before the zero current crossing.

Das Magnetfeld braucht dabei nicht unbedingt senkrecht auf dem elektrischen Feld des Lichtbogens zu stehen. Es ist auch kein homogenes Magnetfeld vorgeschrieben; divergente Felder oder "Cusp"-Felder sind ebenfalls denkbar. Es ist auch möglich, ein im wesentlichen paralleles Magnetfeld zu benutzen (parallel zum elektrischen Feld), da davon ausgegangen werden muß, daß wegen der Thermodynamik die Ladungsträger nie eine gradlinige Bahn in Feldrichtung durchlaufen, sondern schon die leichtesten Bahnabweichungen aufgrund von Stößen zu Querbewegungen führen, die dann die volle Bahnablenkung im Magnetfeld zur Folge haben.The magnetic field need not necessarily be perpendicular to the electric field of the arc. There is also no requirement for a homogeneous magnetic field; divergent fields or "cusp" fields are also conceivable. It is also possible to use a substantially parallel magnetic field (parallel to the electrical field), since it must be assumed that due to the thermodynamics, the charge carriers never run a straight path in the field direction, but that even the slightest path deviations due to shocks lead to transverse movements , which then result in full path deflection in the magnetic field.

Die Anordnung ist dabei so zu treffen, daß sich der Lichtbogen als Ganzes nicht aus der optimalen Lage herausbewegen kann. Dies kann durch Kammerwände, z.B. in Form eines Rohres oder bestimmte Magnetfeldformen oder Kombinationen von beiden bewirkt werden. Leistungsschalter im Niederspannungs- und Mittelspannungsbereich mit im Magnetfeld nicht rotierendem Lichtbogen in Luft sind an sich bekannt. Bei diesen bekannten Leistungsschaltern wandert der Lichtbogen auf Schienen in eine Löschkammer, an deren Wänden er (durch Wärmeableitung) gekühlt wird. Bei dem Schalter nach der Erfindung entfällt jedoch eine Kühlung durch Wärmeleitung an entsprechenden Wänden; es steht die Verarmung an Ladungsträgern im Vordergrund.The arrangement must be such that the arc as a whole cannot move out of the optimal position. This can be caused by chamber walls, for example in the form of a tube or certain magnetic field shapes or combinations of the two. Circuit breakers in the low-voltage and medium-voltage range with an arc in air that does not rotate in the magnetic field are known per se. In these known circuit breakers, the arc travels on rails into an arcing chamber, on the walls of which it is cooled (by heat dissipation). In the switch according to the invention, however, there is no cooling by heat conduction on corresponding walls; the focus is on depletion of load carriers.

Es sind auch Vakuumschalter (im Mittelspannungsbereich) mit im Magnetfeld stehenden Lichtbogen bekannt, bei denen der Effekt der Ladungsträgerverarmung ausgenutzt wird. Dennoch wird von der Fachwelt für die SF6-Hochspannungsschalter stets ein rotierender Lichtbögen verwendet, wahrscheinlich wegen der festen Überzeugung, daß die Kühlung durch die Relativbewegung vom Lichtbogen und umgebendem Gas ausschlaggebend ist.Vacuum switches (in the medium-voltage range) with arcs in a magnetic field are also known, in which the effect of charge carrier depletion is exploited. Nevertheless, experts always use a rotating arc for the SF 6 high-voltage switch, probably because of the firm conviction that cooling by the relative movement of the arc and the surrounding gas is crucial.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher beschrieben.The invention is described in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawing.

Es zeigen:

Figure imgb0001
Show it:
Figure imgb0001

Die in Figur 1 dargestellte Schaltkammer eines Druckgasschalters weist ein Gehäuse 1 auf, in der ein fester Schaltkontakt 2 und ein beweglicher Schaltkontakt 3 eingeführt sind, und die eine SF6-Gasatmosphäre in der üblichen Weise enthält. Die Schaltkontakte des Schalters befinden sich in einer Stellung, in der sich ein Lichtbogen 4 zwischen den Schaltkontakten 2 und 3 befindet. Es sind weiterhin zwei Magnetfelder erzeugende Spulen 5a und 5b vorgesehen, wobei in der Ausführungsform nach Figur 1 das Magnetfeld mit der Induktion

Figure imgb0002
senkrecht auf dem elektrischen Feld der Feldstärke
Figure imgb0003
des Lichtbogens steht. Umleitstücke, d.h. Fingerkontakte 6a, 6b bzw. ein Isolierstück 7 im beweglichen Kontaktstück 3 sorgen für eine Umleitung des Stromes auf die Spulen 5a und 5b im geöffneten Zustand der Schaltstrecke. Ist die Schaltstrecke geschlossen, umgreifen die Fingerkontakte 6a, 6b das Schaltstück 2; der Strom fließt dann allein über die Kontaktstrecken 2, 3, d.h. die Spulen 5a, 5b sind kurzgeschlossen. Im dargestellten geöffneten Zustand fließt der Strom von dem Kontakt 2 über den Lichtbogen und die Spulen 5a, 5b zum Kontakt 3. Es ist weiterhin ein Rohr 8 vorgesehen, das den freien Raum zwischen den Schaltkontakten umhüllt und das den Lichtbogen in seiner Lage festhält, d.h., das Rohr sorgt dafür, daß sich .im Magnetfeld ein stehender Schaltlichtbogen ausbildet,The switching chamber of a compressed gas switch shown in Figure 1 has a housing 1, in which a fixed switching contact 2 and a movable switching contact 3 are inserted, and which contains an SF 6 gas atmosphere in the usual manner. The switch contacts of the switch are in a position in which there is a light arch 4 is located between the switch contacts 2 and 3. Two coils 5a and 5b generating magnetic fields are also provided, in the embodiment according to FIG. 1 the magnetic field with induction
Figure imgb0002
perpendicular to the electric field of the field strength
Figure imgb0003
of the arc. Diverting pieces, ie finger contacts 6a, 6b or an insulating piece 7 in the movable contact piece 3 ensure that the current is redirected to the coils 5a and 5b when the switching path is open. If the switching path is closed, the finger contacts 6a, 6b encompass the switching element 2; the current then flows solely through the contact paths 2, 3, ie the coils 5a, 5b are short-circuited. In the open state shown, the current flows from contact 2 via the arc and coils 5a, 5b to contact 3. A tube 8 is also provided, which envelops the free space between the switching contacts and which holds the arc in place, ie , the tube ensures that a permanent switching arc forms in the magnetic field,

Das Magnetfeld wirkt auf die einzelnen LaduDgsträger des Lichtbogens unmittelbar ein, die die bekannte korkenzieherähnlich Bahn beschreiben, d.h. aus dem Lichtbogen heraustreten'und von dem SF6-Gas neutralisiert werden. Schalter mit stehendem Lichtbogen im elektrischen Feld einer Luftatmosphäre sind an sich bekannt; im vorliegenden Fall ist jedoch die Atmosphäre eine SF6-Atmosphäre, die sich besonders günstig auf das Neutralisieren der herausgelösten Ladungsträger auswirkt. Das Magnetfeld verwirbelt die Bahn der Ladungsträger sehr intensiv, so daß der Leitwert stark abfällt. Dadurch, daß das Magnetfeld senkrecht auf dem elektrischen Feld des Lichtbogens steht, ist die Verwirbelung besonders intensiv, da die Kraft, die von dem Magnetfeld auf die Ladungsträger ausgeübt wird, besonders groß ist.The magnetic field has a direct effect on the individual charge carriers of the arc, which describe the known corkscrew-like path, that is, emerge from the arc and are neutralized by the SF 6 gas. Switches with a standing arc in the electrical field of an air atmosphere are known per se; in the present case, however, the atmosphere is an SF 6 atmosphere, which has a particularly favorable effect on the neutralization of the detached charge carriers. The magnetic field swirls the path of the charge carriers very intensely, so that the conductance drops sharply. Because the magnetic field is perpendicular to the electric field of the arc, the turbulence is particularly intense because the force exerted by the magnetic field on the charge carriers is particularly large.

Die Figur 2 zeigt eine Anordnung entsprechend der Figur 1, wobei hierbei nur die Schaltkontakte 2 und 3 dargestellt.sind und die Richtung des magnetischen Feldes angedeutet ist. Im Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 verläuft das Magnetfeld mit der Induktion parallel zum elektrischen Feld . Wie bereits eingangs erwähnt, muß davon ausgegangen werden, daß wegen der Thermodynamik die Ladungsträger nie eine gradlinige Bahn in Feldrichtung durchlaufen, sondern schon die leichtesten Bahnabweichungen aufgrund von Stößen zu Querbewegungen führen, die dann die volle Bahnablenkung im Magnetfeld zur Folge haben.FIG. 2 shows an arrangement corresponding to FIG. 1, only switch contacts 2 and 3 being shown, and the direction of the magnetic field being indicated. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the magnetic field runs with induction parallel to the electric field. As already mentioned at the beginning, it must be assumed that due to the thermodynamics, the charge carriers never traverse a straight path in the field direction, but that even the slightest path deviations due to shocks lead to transverse movements, which then result in full path deflection in the magnetic field.

Die Figur 3 zeigt entsprechend der prinzipiellen Darstellungsweise der Figur 2 die beiden Schaltkontakte 2 und 3, zwischen denen der Lichtbogen mit dem elektrischen Feld brennt. Bei dieser Ausführungsform sind die Spulen zur Erzeugung des Magnetfeldes derart angeordnet, daß ein sogenanntes "Cusp"-Feld entsteht, d.h. ein Magnetfeld, dessen axial ankommende Feldlinien sich nach beiden Seiten des Schalterlichtbogens mittig wegerstrecken.FIG. 3 shows the two switch contacts 2 and 3, between which the arc burns with the electric field, in accordance with the basic representation of FIG. 2. In this embodiment, the coils for generating the magnetic field are arranged such that a so-called "cusp" field is created, i.e. a magnetic field, the axially arriving field lines of which extend to the center of both sides of the switch arc.

Die Figur 4 zeigt entsprechend der prinzipiellen Darstellungsweise der Figuren 2 und 3 die Schalterkontakte 2 und 3, zwischen denen der Lichtbogen brennt. Bei dieser Ausführungsform wird ein Magnetfeld verwendet, das im Bereich des Lichtbogens ausgebaucht ist, d.h. einen radialen Gradienten aufweist, wobei durch diese Magnetfeldgeometrie dafür gesorgt ist, daß der Lichtbogen durch das Magnetfeld unmittelbar festgehalten wird, so daß die Notwendigkeit des Vorsehens einer Kammerwand, z.B. in Form eines Rohres wie in Figur 1, entfällt. Dieses den Lichtbogen festhaltende Rohr müßte an sich auch bei den Anordnungen gemäß den Figuren 2 und 3 verwendet werden, es ist jedoch dort aus Gründen der übersichtlichen Darstellung wegen weggelassen worden.FIG. 4 shows the switch contacts 2 and 3, between which the arc burns, in accordance with the basic representation of FIGS. 2 and 3. In this embodiment, a magnetic field is used which is bulged in the area of the arc, i.e. has a radial gradient, this magnetic field geometry ensuring that the arc is held directly by the magnetic field, so that the need to provide a chamber wall, e.g. in the form of a tube as in Figure 1 is omitted. This arc-holding tube would also have to be used in the arrangements according to FIGS. 2 and 3, but it has been omitted for reasons of clarity.

Es ist verständlich, daß wegen des prinzipiellen Charakters der Erfindung dem Fachmann noch verschiedene andere Ausführungsformen zur Verfügung stehen bzw. es ist verständlich, daß die Figuren nur Prinzipdarstellungen zeigen können, d.h. die gemäß der Erfindung ausgebildeten Schalter weisen in üblicher Weise auch nicht dargestellte Blaseinrichtungen und weitere Hilfseinrichtungen auf, wie sie bei Druckgasschaltern, insbesondere autopneumatischen Schaltern, üblich sind.It is understandable that, because of the basic character of the invention, various other embodiments are available to the person skilled in the art or it is understandable that the figures can only show basic representations, i.e. the switches designed according to the invention also have blowing devices (not shown) and other auxiliary devices, as are customary in the case of compressed gas switches, in particular autopneumatic switches.

Die Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein üblicher autopneumatischer Druckgasschalter für Spannungen bis zu 400 kV u.m. nachträglich mit den Merkmalen der Erfindung versehen wurde.FIG. 5 shows an embodiment in which a conventional autopneumatic gas pressure switch for voltages up to 400 kV u.m. was subsequently provided with the features of the invention.

Auf dem Kopf eines Zylinders 9, in dem ein Kolben 10 gleitend gehaltert ist, d.h. an einem Zylinderdeckel 11, an dem sich auch eine Düse 12 zur Beblasung des Lichtbogens, wenn sich der Kolben 10 in Richtung des Zylinderdeckels 11 bewegt, befindet, sind die Spulen 5a, 5b angebracht, und in der bereits im Zusammenhang mit der Figur 1 erläuterten Weise elektrisch mit dem Kontaktstück 3, mit den Kontaktfingern 6a, 6b bzw. seinem vorderen Kontaktfinger 3a, der in das hohle, rohrförmige Kontaktstück 2 einfahrbar ist, verbunden. Wird der Schalter geöffnet, so wird der Schaltlichtbogen intensiv beblasen; gleichzeitig erfolgt durch die Wirkung des Magnetfeldes auf den Lichtbogen eine Verarmung an Ladungsträgern, was die Löschbarkeit des Lichtbogens unterstützt.On the head of a cylinder 9 in which a piston 10 is slidably supported, i.e. The coils 5a, 5b are attached to a cylinder cover 11, on which there is also a nozzle 12 for blowing the arc when the piston 10 is moving in the direction of the cylinder cover 11, and in the one already explained in connection with FIG Way electrically connected to the contact piece 3, with the contact fingers 6a, 6b or its front contact finger 3a, which can be moved into the hollow, tubular contact piece 2. If the switch is opened, the switching arc is blown intensively; At the same time, the effect of the magnetic field on the arc causes depletion of charge carriers, which supports the arc's extinguishability.

Man erkennt aus der Figur 5, daß die Spulen 5a, 5b ohne weiteres an der ohnehin vorhandenen Düse eines SF6-Schalters befestigt werden können, ohne daß es größerer Umbauten bedarf. Lediglich das bewegliche Kontaktstück 3 muß in an sich bekannter Weise an der Spitze mit dem Isolierstück 7 versehen werden.It can be seen from FIG. 5 that the coils 5a, 5b can easily be attached to the nozzle of an SF 6 switch which is present anyway, without the need for major modifications. Only the movable contact piece 3 must be provided with the insulating piece 7 at the top in a manner known per se.

Der besseren Übersicht halber sind in der Figur 5 Maßnahmen zum Festhalten der Lichtbogen, z.B. ein Rohr 8, nicht dargestellt. Auch diese Figur 5 zeigt nur eine von mehreren möglichen Ausführungsformen der Anordnung der Spulen 5a, 5b bzw. der Ausbildung der Anschlüsse für die Spulen. Diese Anschlüsse sind zweckmäßig stets so zu treffen, daß der Strom über die Spulen nur im ausgeschalteten Zustand der Kontaktstrecke fließt. Die Ausbildung ist dabei im Einzelfall von der Kontaktanordnung des Schalters abhängig.For the sake of a better overview, measures for holding the arcs, e.g. a tube 8, not shown. FIG. 5 also shows only one of several possible embodiments of the arrangement of the coils 5a, 5b or the configuration of the connections for the coils. These connections should always be made in such a way that the current flows through the coils only when the contact path is switched off. The training depends on the contact arrangement of the switch in individual cases.

Claims (7)

1. Druckgas-Hochspannungsleistungsschalter mit einer Schaltkontaktanordnung, die sich in einer elektronegativen Druckgas-Isolier/ Löschmittelatmosphäre, insbesondere SF6-Atmosphäre, befindet und mit einer Anordnung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, das auf den Schaltlichtbogen im Sinne einer besseren Löschbarkeit des Lichtbogens im Strom-Nulldurchgang einwirkt,
dadurch h gekennzeichnet,
daß die Anordnung zur Erzeugung des magnetischen Feldes so ausgebildet ist und/oder Begrenzungswände (8) vorgesehen sind, derart, daß der Lichtbogen (4) umgeben von der elektronegativen Druckgasatmosphäre im wesentlichen steht, und daß durch eine vorgegebene Ausrichtung des Magnetfeldes die Bahnen der Ladungsträger derart verwirbelt werden, daß dem Lichtbogen Ladungsträger entzogen werden, die von dem umgebenden elektronegativen Druckgas neutralisiert werden.1. Pressurized gas high-voltage circuit breaker with a switch contact arrangement, which is located in an electronegative pressurized gas isolating / extinguishing agent atmosphere, in particular SF 6 atmosphere, and with an arrangement for generating a magnetic field that acts on the switching arc in the sense of better extinguishability of the arc in the current - acts at zero crossing,
characterized by h,
that the arrangement for generating the magnetic field is designed and / or boundary walls (8) are provided such that the arc (4) is essentially surrounded by the electronegative compressed gas atmosphere, and that the paths of the charge carriers by a predetermined orientation of the magnetic field are swirled in such a way that charge carriers are withdrawn from the arc and are neutralized by the surrounding electronegative compressed gas. 2. Druckgas-Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch h gekennzeichnet,
daß als Begrenzungswände ein den Lichtbogen konzentrisch umgebendes Rohr (8) vorgesehen ist.2. compressed gas high-voltage circuit breaker according to claim 1,
characterized by h,
that a pipe (8) concentrically surrounding the arc is provided as boundary walls. 3. Druckgas-Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch h gekennzeichnet,.
daß das Magnetfeld, das in der Grundstruktur parallel zum elektrischen Feld des Lichtbogens ausgebildet ist, im Bereich des Lichtbogens zwecks Festhalten des Lichtbogens einen radial gerichteten, vom Lichtbogen aus fallenden Gradienten aufweist (Fig. 4).3. compressed gas high-voltage circuit breaker according to claim 1,
characterized by h.
that the magnetic field, which is formed in the basic structure parallel to the electric field of the arc, has a radially directed gradient falling from the arc in the region of the arc for the purpose of holding the arc (FIG. 4). 4. Druckgas-Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das magnetische Feld im wesentlichen parallel zum elektrischen Feld des Lichtbogens ausgerichtet ist (Fig. 2).4. compressed gas high-voltage circuit breaker according to claim 1 or 2,
characterized,
that the magnetic field is aligned substantially parallel to the electric field of the arc (Fig. 2). 5. Druckgas-Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch h gekennzeichnet,
daß das Magnetfeld senkrecht auf dem elektrischen Feld des Lichtbogens steht (Fig. 1).5. compressed gas high-voltage circuit breaker according to claim 1 or 2,
characterized by h,
that the magnetic field is perpendicular to the electric field of the arc (Fig. 1). 6. Druckgas-Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch h gekennzeichnet,
daß das Magnetfeld ein "Cusp"-Feld ist (Fig. 3).6. compressed gas high-voltage circuit breaker according to claim 1 or 2,
characterized by h,
that the magnetic field is a "cusp" field (Fig. 3). 7. Druckgas-Hochspannungsleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der eine Zylinder/Kolbenanordnung (9, 10) mit einem schaltstreckenseitig aufgesetzten Zylinderdeckel (11) aufweist, an dem eine Düse (12) zur Beblasung des Schaltlichtbogens angebracht ist,
dadurch h gekennzeichnet,
daß die Anordnungen (5a, 5b) zur Erzeugung des magnetischen Feldes im Bereich der Düse (12) angebracht sind.7. Pressurized gas high-voltage circuit breaker according to one of claims 1 to 6, which has a cylinder / piston arrangement (9, 10) with a cylinder cover (11) fitted on the switching path, to which a nozzle (12) for blowing the switching arc is attached,
characterized by h,
that the arrangements (5a, 5b) for generating the magnetic field in the region of the nozzle (12) are attached.
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