WO2025067779A1 - Arrangement of vacuum interrupters for switching high voltages - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an arrangement of at least two vacuum interrupters for switching high voltages, wherein each vacuum interrupter has at least one casing and at least one fixed contact piece, which comprises a contact plate and a contact pin, and at least one movable contact piece, which comprises a contact plate and a contact pin.
- the at least one casing comprises at least one ceramic segment and a metallic switching chamber.
- the contact pin of the movable contact pieces is guided into the respective casing via at least one bellows.
- Arrangements of vacuum interrupters for switching high voltages are used, for example, in circuit breakers or are circuit breakers in which switching contacts that can move relative to one another are arranged in vacuum interrupter chambers.
- classic switches with a rated current and an arcing contact using, for example, SF6 as the switching gas are used to switch voltages in the high-voltage range, in particular greater than or equal to 52 kV, and/or to switch large currents in the range of up to several tens of kiloamperes.
- Vacuum interrupters in particular those included in arrangements for switching with clean air or synthetic air, i.e.
- Vacuum interrupters are low-maintenance, durable, and are driven easily and reliably, particularly via spring-loaded actuators and/or motors. For increased voltage requirements, arrangements with multiple vacuum interrupters are used, with their switching paths electrically connected in series, such as: from DE 10 2013 208 419 A1. This allows voltages of up to 17 kV to be switched. Alternatively, vacuum interrupters with multiple switching paths, particularly in one vacuum interrupter, are used.
- switching contacts or contact pieces that can be moved relative to one another are in mechanical and electrical contact when switched on and are moved away from one another to switch off.
- a gap is formed between the contact pieces, which can be a distance of between millimeters and centimeters, for example.
- the vacuum that is formed between the contact pieces in the vacuum interrupter maintains a voltage in the switched off state without electrical flashovers, for example in the form of arcs.
- the contact pieces that can be moved relative to one another are moved towards one another until there is electrical and mechanical contact between the contact pieces.
- a vacuum is created in the vacuum interrupter and a shell of the vacuum interrupter comprises insulating areas, e.g. in the form of one or more ceramic segments.
- the contact pieces are made of one metal, several metals and/or a metal alloy.
- metal vapor is created when arcs are burned during switching on and/or off. The metal vapor precipitates or condenses on the shell of the vacuum interrupter and is electrically conductive. For this reason, a metallic switching chamber is arranged in the area of the gap or mechanical contact between the contact pieces.
- the metallic switching chamber can condense on the inside of the chamber without affecting the insulating properties of the shell of the vacuum interrupter.
- vacuum interrupters in the prior art are designed symmetrically, cf. in particular DE 10 2010 005 466 B3.
- the casing is designed symmetrically, in particular with regard to the ceramic segments, with a plane of symmetry arranged perpendicular to the longitudinal axis of the vacuum interrupter in the region of the mechanical contact of the contact pieces in the switched-on state.
- a fixed and a movable contact piece are often used for the sake of simplicity, since this means that only one drive is required to drive one contact piece during switching.
- the fixed contact piece is guided into the vacuum interrupter at one end in a vacuum-tight and mechanically fixed manner, for example via a metallic cover.
- the movable contact piece is guided into the vacuum interrupter at the opposite second end of the vacuum interrupter, for example via a metallic cover with a bellows, in a vacuum-tight and mechanically movably mounted.
- the metallic switching chamber or main shield of the vacuum interrupter is arranged in the middle between the opposite covers, with identical ceramic segments to the right and left of the switching chamber, which are arranged in equal numbers on the right and left.
- the envelope is symmetrical along the longitudinal axis of the vacuum interrupter, with the exception of the covers and the bellows.
- vacuum interrupters for high voltages long insulation distances are necessary for electrical insulation.
- several ceramic segments can be used on each side of the vacuum interrupter, which are joined together, for example, via metallic shields which are designed internally, for example, as vapor shields.
- the parts of the vacuum interrupter in particular the envelope with, for example, ceramic segments, main shield or The switching chamber, vapor shields, covers and bellows as well as the contact pieces are joined together vacuum-tight, for example by soldering in a soldering furnace.
- Physical limits are determined by the materials used.
- the available materials and design are given, in particular the maximum possible extension of the vacuum interrupter and the voltage to be switched.
- the complexity of the design and the manufacturing costs increase with the increasing length of a vacuum interrupter.
- the symmetrical design of the vacuum interrupter enables even voltage distribution across the vacuum interrupter when voltage is applied, with half the total voltage in the open state in the spatial area of the mechanical contact of the contact pieces in the closed state.
- the vacuum interrupter is essentially symmetrical with regard to voltage distribution. This makes the vacuum interrupter long-term stable, with no electrical arcing across the vacuum interrupter when open with voltage applied, which could damage and/or destroy the vacuum interrupter.
- Similar vacuum interrupters i.e. vacuum interrupters with the same design and dimensions, are used.
- the symmetrical design leads to even voltage distribution across the vacuum interrupters, with the advantages described above. However, this is only possible at low voltages.
- vacuum interrupters such as those described in DE 10 2013 208 419 A1
- voltage levels of 17 kV can only be achieved by external wiring with an ohmic resistor and a measuring device. Switching high voltage levels, such as greater than or equal to 52 kV, is not possible with the vacuum interrupters described and such wiring. Therefore, the vacuum interrupters described above and arrangements using these vacuum interrupters are not suitable for replacing classic switches with rated current and arcing contact, in particular those spatially enclosed by SF6 as the switching gas, at high voltage levels.
- the invention is based on the object of specifying an arrangement for switching high voltages, which vacuum switching tubes are used and designed to replace classic switches with rated current and arcing contact, in particular spatially enclosed by SF 6 as the switching gas.
- the object is to specify an arrangement with vacuum interrupters for switching high voltages, which solves the problems described above and is cost-effective, with e.g. short switching times, little material consumption, small dimensions and an environmentally friendly structure compared to arrangements for switching high voltages known from the prior art.
- An arrangement according to the invention comprises at least two vacuum interrupters for switching high voltages.
- Each vacuum interrupter has at least one shell and at least one fixed contact piece, which comprises a contact plate and a contact pin, and at least one movable contact piece, which comprises a contact plate and a contact pin.
- At least one shell comprises at least one ceramic segment and a metallic switching chamber.
- the contact pin of the movable contact pieces is guided into the respective shell via at least one bellows.
- the at least two vacuum interrupters are each designed to switch voltages greater than or equal to 52 kV. For this purpose, the at least two vacuum interrupters are connected in series.
- Vacuum interrupters in particular spatially surrounded by clean air, i.e. dried, purified air, are very environmentally friendly, safe to use, reliable, durable and cost-effective.
- voltages greater than 104 kV can be switched, i.e. in the switched-off state, voltages greater than 104 kV can be safely maintained across the gaps between the contact pieces, without electrical arcing across the gaps or the casings of the vacuum interrupters.
- such high voltages can only be switched using conventional switches, in particular with rated and arcing contacts, filled with SF 6 , with the problems described above.
- the vacuum interrupters of the series-connected arrangement can be designed to collectively switch voltages greater than or equal to 200 kV, in particular greater than or equal to 245 kV. This enables high-voltage switches operating at high voltage levels, which were previously only possible with conventional switches, as described above, and with their associated disadvantages.
- the vacuum interrupters can be interconnected with components, in particular capacitors, resistors, varistors, coils, and/or arresters, to reduce the voltage across the series-connected vacuum interrupters. This enables a uniform voltage drop along the vacuum interrupters and along the series circuit, thus avoiding or preventing voltage flashovers when high voltages greater than 104 kV, in particular 200 kV or greater, e.g., greater than 245 kV, are applied. By reducing the voltage via the circuit with components, such high voltages can be switched with vacuum interrupters, in particular without flashovers, which can lead to damage or even destruction of the arrangement with vacuum interrupters. Thus, the previously described Advantages can be achieved by connecting the vacuum interrupters with components.
- Differently designed vacuum interrupters can be included in the arrangement according to the invention. Control can enable a uniform distribution of the voltage drop across the different vacuum interrupters.
- the different vacuum interrupters can comprise cost-effective vacuum interrupters, e.g., for low voltages, in particular less than or equal to 52 kV, in particular in addition to vacuum interrupters for high voltage levels, thus saving costs and enabling arrangements with different switching voltages to be implemented cost-effectively.
- At least one asymmetrical vacuum interrupter can be included in the arrangement according to the invention, in particular with at least one bellows, which can be at least partially spatially enclosed by the metallic switching chamber, and/or with ceramic segments of different lengths and/or with a different number of ceramic segments on the side of the fixed contact piece and the side of the movable contact piece.
- Asymmetrical vacuum interrupters enable a shortened movable contact piece, in particular with less mass than with symmetrical vacuum interrupters, lower material expenditure and costs, and enable faster switching with less expenditure of force, whereby smaller and more cost-effective drives, e.g. with a motor or spring-loaded drive, can be used.
- At least two vacuum interrupters can be included in the arrangement according to the invention, which are designed for different voltage levels, in particular with different lengths and/or designs. This allows the use of more cost-effective vacuum interrupters, e.g., for switches that require fewer than two high-voltage vacuum interrupters. Different switching times can also be achieved, e.g., one vacuum interrupter switches earlier and/or faster than a second vacuum interrupter. This makes switching cascades possible, and cost-effective and/or specially designed vacuum interrupters, e.g. with particularly erosion-resistant contact pieces, can switch ahead of more expensive, high-voltage-resistant vacuum interrupters, which should be replaced less frequently, and/or more simply or cheaply designed vacuum interrupters without highly erosion-resistant contact pieces. Vacuum interrupters with different voltage levels for switching can be combined more flexibly, e.g. with different designs in classic, predefined housing sizes.
- the vacuum interrupters can be electrically and/or mechanically connected to one another via a gear and/or a drive via the respective movable contact pieces. This allows a cost-effective use of a drive, particularly one arranged centrally between the vacuum interrupters.
- the vacuum interrupters can be electrically and/or mechanically connected to one another via their respective fixed contact pieces or via a common fixed contact piece.
- Different switching times or movement curves of the movable contact pieces can be easily implemented using separate drives, with the advantages described above.
- Vacuum interrupters can be electrically and/or mechanically connected to one another via a gear and/or a drive via the respective movable contact pieces.
- the drive and/or the gear can be arranged along a common longitudinal axis between the vacuum interrupters.
- Further vacuum interrupters can be connected via the respective fixed contact pieces and/or via a common fixed contact piece can be electrically and/or mechanically connected to one another, in particular to a number of unequal vacuum interrupters on different sides of the previously described connection of the movable contact pieces, in particular via a gear and/or a drive.
- two vacuum interrupters are connected via their movable contact pieces, in particular via a gear and/or a drive, and for example a further vacuum interrupter is connected on one side of the connection via a fixed contact piece.
- the third vacuum interrupter can have a further drive, or can be driven via the drive of the first two vacuum interrupters and a gear.
- Further vacuum interrupters can also be included, optionally connected to one another via movable or fixed contact pieces.
- a plurality of vacuum interrupters can be connected, in particular in series, and/or further vacuum interrupters can be connected in parallel, whereby different switching arrangements can be implemented, in particular depending on the switching requirements. Very high voltages and/or very high currents can thus be switched with the same or different vacuum interrupters, in particular with the additional use of cost-effective vacuum interrupters, especially at lower voltage levels.
- the vacuum interrupters can be electrically connected in series and in parallel, in particular with a different number of vacuum interrupters connected in parallel or connected in series one behind the other.
- two vacuum interrupters can be connected in parallel and in series with, for example, three vacuum interrupters connected in parallel.
- This enables the arrangement according to the invention to be highly flexible and to feature a wide range of functions, e.g. upstream and downstream connections, different movement profiles of the switching operations, and different current branches to be switched with connected power generators, power consumers and/or power transmission lines.
- Different vacuum interrupters can also be used, depending on price, voltage level, current carrying capacity and/or availability.
- At least one metal tank and/or at least one insulator housing can be included in the arrangement according to the invention, in which the vacuum interrupters can be arranged, in particular filled with clean air as the insulating gas, solid and/or liquid insulation. This makes it possible to realize environmentally friendly, in particular climate-neutral, switches for high voltages and/or currents, in outdoor and/or GIS designs.
- Figure 1 schematically shows an embodiment of an arrangement 1 according to the invention with two identical, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2, wherein movable contact pieces 5 of the series-connected vacuum interrupters 2 are electrically and mechanically connected to one another via a gear 14 with drive 15 and only fixed contact pieces are spatially enclosed by ceramic segments 8, and
- Figure 2 schematically shows a further exemplary embodiment of an arrangement 1 according to the invention with two identical, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2, wherein likewise only fixed contact pieces of ceramic segments 8 are spatially enclosed, but in contrast to the exemplary embodiment of Figure 1, the fixed contact pieces 4 of the series-connected vacuum interrupters 2 are electrically and mechanically connected to one another
- Figure 3 schematically shows a further embodiment of an arrangement 1 according to the invention with unequal, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2, wherein fixed contact pieces 4 and movable contact pieces 5 are spatially enclosed by ceramic segments 8, with a different number of ceramic segments 8 on each side of a vacuum interrupter 1 and a different number of ceramic segments 8 enclosed by each vacuum interrupter 2, and
- Figure 4 shows a schematic sectional view of an arrangement 1 of Figure 2 which is spatially enclosed by a housing 16, the housing 16 being filled with clean air.
- FIG 1 schematically shows an exemplary embodiment of an arrangement 1 according to the invention with two identical, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2.
- the vacuum interrupters 2 each comprise a fixed contact piece 4 and a movable contact piece 5.
- the movable contact pieces 5 of the series-connected vacuum interrupters 2 are electrically and mechanically connected to one another via a gear 14 with a drive 15, in particular a motor and/or spring-loaded drive.
- the arrangement 1 with series-connected vacuum interrupters 2 is designed to switch voltages in the high-voltage range, i.e. in the range greater than or equal to 52 kV, with a switching voltage of the series-connected vacuum interrupters 2 together, in particular in the range greater than or equal to 200 kV, in particular greater than or equal to 245 kV.
- the vacuum interrupters 1 each have a shell 3 which has a metallic switching chamber 9, ceramic segments 8, which are connected to one another via outwardly drawn vapor shields 11, and comprise a metallic cover 12.
- the ceramic segments 8 are hollow cylindrical or tubular and are sealed fluid-tight at one end of the respective vacuum interrupter 2 via the respective cover 12.
- the respective metallic switching chamber 9 is hollow cylindrical, with, for example, different cross-sections in different regions along the longitudinal axis of the vacuum interrupter 2, and is sealed fluid-tight at one end of the vacuum interrupter 2, which is opposite the end with the cover 12.
- the vacuum interrupters 2 are evacuated or a vacuum prevails in each case.
- Contact pieces 4 and 5 protrude from the ends of the vacuum interrupters 2 into the respective casing 3 of the respective vacuum interrupter 2, e.g., a fixed contact piece 4 from one side of the respective vacuum interrupter 2 and a movable contact piece 5 from the other side of the vacuum interrupter 2.
- the fixed contact piece 4 is guided in a fluid-tight manner through the respective cover 12 from the interior of the vacuum interrupter 2 to the outside, e.g., by gluing, pressing, soldering, and/or welding.
- the respective movable contact piece 5 is guided in a movable manner from the interior of the vacuum interrupter 2 to the outside via a bellows 10, which is fluid-tightly connected to the contact piece 5 and the main shield or the switching chamber 9, e.g., by gluing, pressing, soldering, and/or welding.
- the contact pieces 4 and 5 each comprise a contact plate 6 and a contact pin 7.
- the contact plate 6 is arranged inside the respective vacuum interrupter 2 at one end of the contact pin 7, with the plate plane perpendicular to the longitudinal axis of the contact pin 7. At the other end of the contact pin 7, which is arranged outside the respective vacuum interrupter 2, the vacuum interrupter 2 is electrically contacted.
- a vacuum gap exists between the contact plates 6 of the contact pieces 4 and 5 in the switched-off state, whereby a current flow via the contact pieces 4, 5 is prevented when voltage is applied.
- the movable contact pieces 5 are moved towards the respectively assigned fixed contact piece 4 until the contact plates 6 of the contact pieces 4 and 5 are in electrical and/or mechanical contact and a current flow is possible.
- the movable contact pieces 5 are moved away from the respectively assigned fixed contact piece 4 until the contact plates 6 of the contact pieces 4 and 5 are at a sufficient distance to electrically insulate the respectively assigned contact pieces 4 and 5 from one another across the respective gap when voltage is applied.
- Gaps in the range from millimeters to centimeters in evacuated vacuum interrupters 2 are, for example, sufficient for switching off high voltages, in particular in the range greater than or equal to 52 kV, in particular per vacuum interrupter 2, with switching voltages of, for example, vacuum interrupters 2 connected in series together, in particular in the range greater than or equal to 52 kV, in particular greater than or equal to 200 kV, in particular greater than or equal to 245 kV.
- the vacuum interrupters 2 each have, for example, a length in the range of in particular 30 to 100 centimeters, and a circumference in the range of in particular 10 to 100 centimeters.
- the respective metallic switching chambers 9 spatially encompass or enclose the associated contact plates 6 of the associated contact pieces 4 and 5.
- the switching chambers 9 are made of a metal such as copper and/or steel and, for example, comprise vapor deposition shields on the inside, which are not shown in the figures for the sake of simplicity.
- the hollow, cylindrical ceramic segments 8 are made of sintered ceramic, for example, and in particular are surface-treated.
- the ceramic segments 8 are connected to one another, for example, via vapor shields 11.
- a connection is made, for example, during a soldering process in a furnace at several hundred degrees Celsius during the manufacture of the vacuum interrupters 2.
- the vapor shields 11 are, for example, made of metal, in particular copper and/or steel, and are ring-shaped.
- Vapor shields 11 are designed, for example, in the form of vapor deposition shields, which, for the sake of simplicity, are not shown in detail in the figures.
- the vapor shields 11 protrude outwardly, for example, in the form of flat rings, from the respective vacuum interrupter 1 or beyond the ceramic segment circumference. This enables electrical connection and interconnection of electrical components 13, e.g., varistors, capacitors, resistors, diodes, and/or arresters, as explained in more detail in connection with Figure 4, via the vapor shields 11, thus enabling the vacuum interrupters 2 to be deactivated.
- the contact pieces 4 and 5, i.e. contact plates 6 and contact pins 7, are made of copper, aluminum, and/or steel, for example.
- contact pins 7, in particular, can be made of one or more different materials, e.g. copper inside the vacuum interrupter 2 and then aluminum on the outside, or e.g. entirely of copper.
- Contact plates 6 are made of one or more materials, e.g. steel coated with copper or entirely of copper, for example, whereby the respective contact surface can be slotted, for example.
- Covers 12 are made of a metal, in particular copper and/or steel, for example.
- Bellows 10 are made of steel, in particular spring steel, for example.
- a solder for vacuum-tight joining of the parts of the vacuum interrupters 2 during soldering is, for example, tin and/or lead solder.
- FIG. 2 schematically shows a further embodiment of an arrangement 1 according to the invention in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2.
- the vacuum interrupters 2 of the embodiment of Figure 2 are two identical, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages.
- only fixed contact pieces 4 are spatially, in particular partially, enclosed by ceramic segments 9.
- the fixed contact pieces 4 of the series-connected vacuum interrupters 2 are electrically and mechanically connected to one another.
- Movable contact pieces 5 are driven by one or more drives 15 from the right and left side of the arrangement 1 during switching, in particular via one or more gears 14, which is not shown in Figure 2 for the sake of simplicity.
- Two fixed contact pieces 4 can be used, e.g.
- one contact pin 7 serves as the contact pin 7 for both vacuum interrupters 2, with e.g. screwed, soldered, welded, and/or glued contact plates 6 on both sides of the contact pin 7, or with a monolithic body which comprises the contact pin 7 and the two contact plates 6.
- a connection of the two vacuum interrupters 2 via the fixed contact piece or pieces 4 results in a very stable arrangement 1, in particular stable against vibrations, e.g. during switching. Buffers can be arranged between the fixed contact pieces 4 in order to compensate for contact bounce or its forces, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.
- FIG 3 shows a schematic sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2 of another embodiment of an arrangement 1 according to the invention.
- asymmetrical vacuum interrupters 2 of Figures 1 and 2 in the embodiment of Figure 3 different vacuum interrupters 2 are included in the arrangement 1 according to the invention.
- the vacuum interrupters 2 in Figure 3 are connected in a manner analogous to the embodiment of Figure 2 via the fixed contact pieces 4, whereby a connection analogous to the embodiment of Figure 1 via the movable contact pieces 5, in particular with a gear and/or drive arranged therebetween, is also possible, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.
- different vacuum interrupters 2 are used, in particular two vacuum interrupters 2 with ceramic segments 8 on both sides of the switching chamber 9, whereby ceramic segments 8 spatially and ceramic segments 8 spatially enclose the fixed contact piece 4 or its contact pin 7.
- the left-hand vacuum interrupter 2 has two ceramic segments 8 on the side of the movable contact piece 5 and three ceramic segments 8 on the side of the fixed contact piece 4.
- the right-hand vacuum interrupter 2 has, for example, one ceramic segment 8 on the side of the movable contact piece 5 and three ceramic segments 8 on the side of the fixed contact piece 4. Further numbers and combinations of ceramic segments 8 on the side of the fixed contact piece 4 and on the side of the movable contact piece 5 are possible, with the same lengths, thicknesses and/or circumferences of the ceramic segments 8 or with different ones.
- Vacuum interrupters 2 can also be symmetrical, in particular with the same number and shape of ceramic segments 8 on both sides of a vacuum interrupter 2, or at least one vacuum interrupter 2 can be symmetrical, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.
- Figure 4 shows, by way of example, a schematic sectional view of an arrangement 1 from Figure 2 which is spatially enclosed or encompassed by a housing 16, the housing 16 being filled, for example, with clean air.
- the arrangement 1 with housing 16 represents, for example, a high-voltage circuit breaker or is encompassed by a high-voltage circuit breaker.
- the housing 16 can also comprise an arrangement according to a different exemplary embodiment, for example as shown in Figures 1 and 3.
- the housing 16 is, for example, a live or dead tank, in particular made of metal, for example, steel and/or aluminum, in particular in the manner of a GIS housing.
- the housing 16 is a housing of an outdoor switch, for example, made of an insulator, in particular of ceramic, silicone and/or a composite material.
- the outer surface of the housing 16 is, for example, ribbed, which for the sake of simplicity is not shown in Figure 4. shown, in order to extend electrical creepage paths.
- the housing 16 is filled, for example, with an insulating gas, in particular SF 6 , CO 2 , and/or a gas mixture, e.g. clean air, ie purified, dried air.
- the vacuum interrupters 2 which are connected in particular in series, are de-energized via an electrical circuit comprising components 13 such as capacitors, resistors, coils, varistors, and/or arresters.
- the vacuum interrupters 2 are de-energized via the electrical circuit with components 13, in particular a predefined voltage distribution along the vacuum interrupters 2, e.g. a uniform voltage distribution with essentially half the voltage drop per vacuum interrupter 2 in the series circuit when voltage is applied.
- the components 13 are connected, for example, via the vapor shields 11, metallic switching chambers 9, covers 12, and/or contact pieces 4, 5, in particular in series and/or parallel.
- capacitors and resistors are connected in series and in parallel, and a varistor is connected in parallel with capacitors and resistors.
- a varistor is connected in parallel with capacitors and resistors.
- two or more vacuum interrupters 2 can be comprised by an arrangement 1 according to the invention. At least two vacuum interrupters 2 are connected in series; others can also be connected in series or in parallel.
- the vacuum interrupters 2 can be asymmetrical and/or symmetrical, with the same or different number, length, and circumference of ceramic segments 8 on each side of the vacuum interrupters 2.
- the vacuum Switching tubes can be connected to each other, particularly mechanically and/or electrically, via the fixed or movable contact pieces 4, 5.
- One or more drives, particularly in conjunction with a gear, can be provided to drive the movable contact pieces 5 during switching.
- Ceramic segments 7 and/or metallic switching chambers 8 can be used with a hollow cylindrical shape, the base, cover, and/or cross-sectional area of which can be circular, elliptical, or oval, or can have a different shape. More than one fixed and/or movable contact piece 3, 4 can be used per vacuum interrupter 2, e.g., a central fixed contact piece 4 with a contact plate 6 on each side of the contact pin 7, in particular arranged entirely inside the vacuum interrupter 2, and with two movable contact pieces 4 on each side of the vacuum interrupter 2, each led outward via the respective contact pin 7 via a respective bellows 10.
- the ceramic segment(s) 8 can spatially at least partially enclose the contact pin 7 of the fixed contact piece 4 and/or the movable contact piece 5.
- Contact pieces 4, 5 can be monolithic, in particular with contact plate 6 and contact pin 7, or made of at least two parts, e.g. a contact plate 6 and a contact pin 7, which are in particular welded, soldered, glued, clamped and/or screwed together.
- a bellows 10 is, for example, attached to the contact pin 7 of the movable contact piece 5, and/or to the contact plate 6 of the movable contact piece 5, in particular substantially vertically in a flat area of the contact plate 6.
- the bellows 10 can be attached, for example, to the outer circumference of the contact plate 6, in particular in a vacuum-tight manner.
- the bellows 10 can alternatively also be attached between a contact pin 7 and contact plate 6, in particular in a vacuum-tight manner, e.g. clamped, glued, soldered and/or welded, e.g. when the contact plate 6 and the Contact bolts 7 are not made from one piece, but are connected to one another, for example by screwing, gluing, clamping, welding and/or soldering.
- Ceramic segments 8 can be connected to one another via vapor shields 11 or directly, or only one ceramic segment 8 can be provided, wherein the vapor shields 11, the cover 12 and/or the metallic switching chambers or the metallic main shields 9 can have vapor deposition shields inside the vacuum interrupter 2.
- a ceramic segment 8 can be cover-shaped at least on one side, and the in particular fixed contact pin 7 or the contact pin 7 of the in particular fixed contact piece 4 can be guided into the vacuum interrupter 2 via the cover-shaped ceramic segment 8 in a vacuum-tight manner, e.g. by soldering, sintering, gluing, and/or clamping.
- the cover 12 can also be made of a material such as plastic, PTFE, PCTFE and/or a semiconductor or can comprise such a material.
- a housing 16, in which the vacuum interrupters 2 can be arranged, can be filled with an insulating gas, e.g. B. Clean Air, a solid as an insulator, e.g. a polyurethane foam or plastic, or a liquid as an insulating medium, e.g. an insulating oil, in particular partially or completely.
- an insulating gas e.g. B. Clean Air
- a solid as an insulator e.g. a polyurethane foam or plastic
- a liquid as an insulating medium e.g. an insulating oil
- the vacuum interrupters 2 can be electrically connected, in particular by components such as capacitors, resistors, coils, varistors, and/or arresters, e.g. along the outer circumference and the longitudinal axis of the vacuum interrupters 2, directly on the casing 3 or at a distance from the casing 3 or in a separate housing, for controlling the vacuum interrupters 2. This allows a predetermined, in particular uniform, voltage drop along the longitudinal axis of the vacuum interrupter 2 in the switched-off state when voltage is applied.
- Component in particular capacitor, resistor, varistor, coil, or arrester
Landscapes
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung Description
Anordnung von Vakuumschaltröhren zum Schalten von Hochspannungen Arrangement of vacuum interrupters for switching high voltages
Die Erfindung betri f ft eine Anordnung wenigstens zweier Vakuumschaltröhren zum Schalten von Hochspannungen, wobei j ede Vakuumschaltröhre wenigstens eine Hülle und wenigstens ein festes Kontaktstück, welches einen Kontaktteller und einen Kontaktbol zen umfasst , und wenigstens ein bewegliches Kontaktstück, welches einen Kontaktteller und einen Kontaktbolzen umfasst , aufweist . Die wenigstens eine Hülle umfasst wenigstens ein Keramiksegment und eine metallische Schaltkammer . Der Kontaktbol zen der beweglichen Kontaktstücke ist j eweils über wenigstens einen Faltenbalg in die j eweilige Hülle geführt . The invention relates to an arrangement of at least two vacuum interrupters for switching high voltages, wherein each vacuum interrupter has at least one casing and at least one fixed contact piece, which comprises a contact plate and a contact pin, and at least one movable contact piece, which comprises a contact plate and a contact pin. The at least one casing comprises at least one ceramic segment and a metallic switching chamber. The contact pin of the movable contact pieces is guided into the respective casing via at least one bellows.
Anordnungen von Vakuumschaltröhren zum Schalten von Hochspannungen werden z . B . in Leistungsschaltern verwendet oder sind Leistungsschalter, bei denen relativ zueinander bewegbare Schaltkontakte in Vakuumschaltkammern angeordnet sind . In der Hochspannungstechnik werden klassische Schalter, mit einem Nennstrom- und einem Lichtbogenkontakt mit z . B . SF6 als Schaltgas , zum Schalten von Spannungen im Hochspannungsbereich, insbesondere größer oder gleich 52 kV, und/oder zum Schalten großer Ströme im Bereich von bis zu einigen zehn Kiloampere verwendet . Derartige Schalter sind aber in Hinblick auf Umweltauflagen und Klimaneutralität durch die Verwendung von SF6 problematisch . Vakuumschaltröhren, insbesondere umfasst von Anordnungen zum Schalten mit Clean Air bzw . synthetischer Luft , d . h . gereinigter, getrockener Luft , sind klimaneutral und umweltfreundlich sowie für Wartungspersonal ungefährlich, weil Clean Air nicht gi ftig ist . Vakuumschaltröhren sind wartungsarm, langlebig, und werden insbesondere über Federspeicheranriebe und/oder Motoren einfach und zuverlässig angetrieben . Für erhöhte Spannungsanforderungen werden z . B . Anordnungen mit mehreren Vakuumschaltröhren verwendet , deren Schaltstrecken elektrisch in Reihe geschaltet sind, wie z . B . aus der DE 10 2013 208 419 Al bekannt ist . Damit sind Spannung von bis zu 17 kV zu schalten . Alternativ werden z . B . Vakuumschaltröhren mit mehreren Schaltstrecken insbesondere in einer Vakuumschaltröhre verwendet . Arrangements of vacuum interrupters for switching high voltages are used, for example, in circuit breakers or are circuit breakers in which switching contacts that can move relative to one another are arranged in vacuum interrupter chambers. In high-voltage technology, classic switches with a rated current and an arcing contact using, for example, SF6 as the switching gas are used to switch voltages in the high-voltage range, in particular greater than or equal to 52 kV, and/or to switch large currents in the range of up to several tens of kiloamperes. However, such switches are problematic with regard to environmental regulations and climate neutrality due to the use of SF6 . Vacuum interrupters, in particular those included in arrangements for switching with clean air or synthetic air, i.e. purified, dry air, are climate-neutral and environmentally friendly and are not dangerous for maintenance personnel because clean air is not toxic. Vacuum interrupters are low-maintenance, durable, and are driven easily and reliably, particularly via spring-loaded actuators and/or motors. For increased voltage requirements, arrangements with multiple vacuum interrupters are used, with their switching paths electrically connected in series, such as: from DE 10 2013 208 419 A1. This allows voltages of up to 17 kV to be switched. Alternatively, vacuum interrupters with multiple switching paths, particularly in one vacuum interrupter, are used.
Zum Schalten von Vakuumschaltröhren sind relativ zueinander bewegbare Schaltkontakte bzw . Kontaktstücke im eingeschalteten Zustand in mechanischem und elektrischem Kontakt , und werden zum Ausschalten voneinander wegbewegt . Im ausgeschalteten Zustand ist ein Spalt zwischen den Kontaktstücken ausgebildet , welcher z . B . im Bereich von Millimetern bis hin zu Zentimetern als Abstand zwischen den Kontaktstücken besteht . Durch das Vakuum, welches in der Vakuumschaltröhre zwischen den Kontaktstücken ausgebildet ist , wird eine Spannung ohne elektrische Überschläge z . B . in Form von Lichtbögen im ausgeschalteten Zustand gehalten . Zum Einschalten werden die relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücke aufeinander zubewegt , bis ein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen den Kontaktstücken besteht . To switch vacuum interrupters, switching contacts or contact pieces that can be moved relative to one another are in mechanical and electrical contact when switched on and are moved away from one another to switch off. When switched off, a gap is formed between the contact pieces, which can be a distance of between millimeters and centimeters, for example. The vacuum that is formed between the contact pieces in the vacuum interrupter maintains a voltage in the switched off state without electrical flashovers, for example in the form of arcs. To switch on, the contact pieces that can be moved relative to one another are moved towards one another until there is electrical and mechanical contact between the contact pieces.
Um die Kontaktstücke im ausgeschalteten Zustand voneinander zu isolieren, ist zum einen das Vakuum in der Vakuumschaltröhre ausgebildet , und zum anderen umfasst eine Hülle der Va- kuumschaltröhre I solierbereiche , z . B . in Form eines oder mehrerer Keramiksegmente . Die Kontaktstücke sind, für eine gute elektrische Leitung im eingeschalteten Zustand, aus einem Metall , mehreren Metallen und/oder einer Metalllegierung ausgebildet . Im Bereich des mechanischen Kontakts der Kontaktstücke entsteht beim Einschalten und/oder Ausschalten durch das Brennen von Lichtbögen Metalldampf . Der Metalldampf schlägt sich z . B . an der Hülle der Vakuumschaltröhre nieder bzw . kondensiert an der Hülle der Vakuumschaltröhre und ist elektrisch leitend . Aus diesem Grund ist im Bereich des Spalts bzw . des mechanischen Kontakts der Kontaktstücke eine metallische Schaltkammer angeordnet , an deren Innenseite Metalldampf kondensieren kann, ohne die isolierenden Eigenschaften der Hülle der Vakuumschaltröhre zu beeinflussen . Um eine gleichmäßige Spannungsverteilung über die Vakuumschaltröhre zu erreichen, sind Vakuumschaltröhren im Stand der Technik symmetrisch ausgebildet , vgl . insbesondere DE 10 2010 005 466 B3 . Dabei ist die Hülle symmetrisch insbesondere bezüglich der Keramiksegmente ausgebildet , mit einer Symmetrieebene senkrecht zur Längsachse der Vakuumschaltröhre im Bereich des mechanischen Kontakts der Kontaktstücke im eingeschalteten Zustand angeordnet . Häufig wird ein festes und ein bewegliches Kontaktstück verwendet , der Einfachheit halber, da damit nur ein Antrieb zum Antreiben eines Kontaktstücks beim Schalten notwendig ist . Das feste Kontaktstück ist in die Vakuumschaltröhre an einem Ende über z . B . einen metallischen Deckel vakuumdicht und mechanisch fest geführt . Das bewegliche Kontaktstück ist an dem gegenüberliegenden zweiten Ende der Vakuumschaltröhre über z . B . einen metallischen Deckel mit einem Faltenbalg vakuumdicht und mechanisch beweglich gelagert in die Vakuumschaltröhre geführt . In order to insulate the contact pieces from one another when the device is switched off, a vacuum is created in the vacuum interrupter and a shell of the vacuum interrupter comprises insulating areas, e.g. in the form of one or more ceramic segments. To ensure good electrical conduction when the device is switched on, the contact pieces are made of one metal, several metals and/or a metal alloy. In the area of mechanical contact between the contact pieces, metal vapor is created when arcs are burned during switching on and/or off. The metal vapor precipitates or condenses on the shell of the vacuum interrupter and is electrically conductive. For this reason, a metallic switching chamber is arranged in the area of the gap or mechanical contact between the contact pieces. The metallic switching chamber can condense on the inside of the chamber without affecting the insulating properties of the shell of the vacuum interrupter. In order to achieve an even voltage distribution across the vacuum interrupter, vacuum interrupters in the prior art are designed symmetrically, cf. in particular DE 10 2010 005 466 B3. The casing is designed symmetrically, in particular with regard to the ceramic segments, with a plane of symmetry arranged perpendicular to the longitudinal axis of the vacuum interrupter in the region of the mechanical contact of the contact pieces in the switched-on state. A fixed and a movable contact piece are often used for the sake of simplicity, since this means that only one drive is required to drive one contact piece during switching. The fixed contact piece is guided into the vacuum interrupter at one end in a vacuum-tight and mechanically fixed manner, for example via a metallic cover. The movable contact piece is guided into the vacuum interrupter at the opposite second end of the vacuum interrupter, for example via a metallic cover with a bellows, in a vacuum-tight and mechanically movably mounted.
Zwischen den gegenüberliegenden Deckeln ist mittig die metallische Schaltkammer bzw . der Hauptschirm der Vakuumschaltröhre angeordnet , mit rechts und links von der Schaltkammer gleichen Keramiksegmenten, welche in gleicher Zahl rechts und links angeordnet sind . Die metallische Schaltkammer mit den Keramiksegmenten, an den Enden vakuumdicht abgeschlossen über die Deckel und den Faltenbalg, bilden eine z . B . hohl zylindrische Hülle mit z . B . kreisrunder Grundfläche aus . Entlang der Längsachse der Vakuumschaltröhre ist die Hülle symmetrisch, mit Ausnahme der Deckel und dem Faltenbalg . Bei Vakuumschaltröhren für hohe Spannungen sind zur elektrischen I solierung lange I solierstrecken notwendig . Dazu können auf j eder Seite der Vakuumschaltröhre mehrere Keramiksegmente verwendet werden, welche z . B . über metallische Schirme , welche Innen z . B . als Dampf schirme ausgebildet sind, zusammengefügt sind . Die Teile der Vakuumschaltröhre , insbesondere die Hülle mit z . B . Keramiksegmenten, Hauptschirm bzw . Schaltkammer , Dampf schirmen, Deckeln und Faltenbalg sowie die Kontaktstücke , werden z . B . durch Löten in einem Lötofen vakuumdicht zusammengefügt . Physikalische Grenzen sind durch die verwend- baren Materialien und dem Aufbau gegeben, insbesondere der maximal möglichen Ausdehnung der Vakuumschaltröhre und der damit zu schaltenden Spannung . Weiterhin steigt mit zunehmender Länge einer Vakuumschaltröhre die Komplexität des Aufbaus und die Herstellungskosten . The metallic switching chamber or main shield of the vacuum interrupter is arranged in the middle between the opposite covers, with identical ceramic segments to the right and left of the switching chamber, which are arranged in equal numbers on the right and left. The metallic switching chamber with the ceramic segments, vacuum-tight at the ends via the covers and the bellows, form a hollow cylindrical envelope with, for example, a circular base. The envelope is symmetrical along the longitudinal axis of the vacuum interrupter, with the exception of the covers and the bellows. In vacuum interrupters for high voltages, long insulation distances are necessary for electrical insulation. For this purpose, several ceramic segments can be used on each side of the vacuum interrupter, which are joined together, for example, via metallic shields which are designed internally, for example, as vapor shields. The parts of the vacuum interrupter, in particular the envelope with, for example, ceramic segments, main shield or The switching chamber, vapor shields, covers and bellows as well as the contact pieces are joined together vacuum-tight, for example by soldering in a soldering furnace. Physical limits are determined by the materials used. The available materials and design are given, in particular the maximum possible extension of the vacuum interrupter and the voltage to be switched. Furthermore, the complexity of the design and the manufacturing costs increase with the increasing length of a vacuum interrupter.
Der symmetrische Aufbau der Vakuumschaltröhre ermöglicht eine gleichmäßige Spannungsaufteilung über die Vakuumschaltröhre bei angelegter Spannung, mit einer halben Gesamtspannung im ausgeschalteten Zustand im räumlichen Bereich des mechanischen Kontakts der Kontaktstücke im eingeschalteten Zustand . Die Vakuumschaltröhre ist im Wesentlichen symmetrisch bezüglich der Spannungsaufteilung . Dadurch ist die Vakuumschaltröhre langzeitstabil , ohne elektrische Überschläge über die Vakuumschaltröhre im ausgeschalteten Zustand bei angelegter Spannung, welche die Vakuumschaltröhre beschädigen und/oder zerstören können . Um einen symmetrischen Aufbau bei mehreren Vakuumschaltröhren zu ermöglichen, werden gleichartige Vakuumschaltröhren, d . h . Vakuumschaltröhren mit gleichem Aufbau und Dimensionen, verwendet . Der symmetrische Aufbau führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Spannung über die Vakuumschaltröhren, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen . Dies ist j edoch nur bei geringen Spannungen möglich . The symmetrical design of the vacuum interrupter enables even voltage distribution across the vacuum interrupter when voltage is applied, with half the total voltage in the open state in the spatial area of the mechanical contact of the contact pieces in the closed state. The vacuum interrupter is essentially symmetrical with regard to voltage distribution. This makes the vacuum interrupter long-term stable, with no electrical arcing across the vacuum interrupter when open with voltage applied, which could damage and/or destroy the vacuum interrupter. To enable a symmetrical design with several vacuum interrupters, similar vacuum interrupters, i.e. vacuum interrupters with the same design and dimensions, are used. The symmetrical design leads to even voltage distribution across the vacuum interrupters, with the advantages described above. However, this is only possible at low voltages.
Bei Vakuumschaltröhren, wie z . B . in der DE 10 2013 208 419 Al beschrieben, werden Spannungsebenen von 17 kV nur durch eine äußere Beschaltung mit einem ohmschen Widerstand und einer Messeinrichtung erreicht . Hohe Spannungsebenen zu schalten, wie z . B . größer oder gleich 52 kV, sind mit den beschriebenen Vakuumschaltröhren und einer derartigen Beschaltung nicht möglich . Somit sind die zuvor beschriebenen Vakuumschaltröhren und Anordnungen mit diesen Vakuumschaltröhren nicht geeignet , klassische Schalter mit Nennstrom- und Lichtbogenkontakt , insbesondere räumlich umfasst von SF6 als Schaltgas , bei hohen Spannungsebenen zu ersetzen . In vacuum interrupters, such as those described in DE 10 2013 208 419 A1, voltage levels of 17 kV can only be achieved by external wiring with an ohmic resistor and a measuring device. Switching high voltage levels, such as greater than or equal to 52 kV, is not possible with the vacuum interrupters described and such wiring. Therefore, the vacuum interrupters described above and arrangements using these vacuum interrupters are not suitable for replacing classic switches with rated current and arcing contact, in particular those spatially enclosed by SF6 as the switching gas, at high voltage levels.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Anordnung zum Schalten von Hochspannungen anzugeben, welche Vakuumschalt- röhren verwendet und ausgebildet ist , klassische Schalter mit Nennstrom- und Lichtbogenkontakt , insbesondere räumlich umfasst von SF6 als Schaltgas , zu ersetzen . Insbesondere ist es Aufgabe , eine Anordnung mit Vakuumschaltröhren zum Schalten von Hochspannungen anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme löst und kostengünstig ist , mit z . B . kurzen Schaltzeiten, wenig Materialverbrauch, geringen Ausdehnungen und umweltfreundlichem Aufbau verglichen mit Anordnungen zum Schalten von Hochspannungen bekannt aus dem Stand der Technik . The invention is based on the object of specifying an arrangement for switching high voltages, which vacuum switching tubes are used and designed to replace classic switches with rated current and arcing contact, in particular spatially enclosed by SF 6 as the switching gas. In particular, the object is to specify an arrangement with vacuum interrupters for switching high voltages, which solves the problems described above and is cost-effective, with e.g. short switching times, little material consumption, small dimensions and an environmentally friendly structure compared to arrangements for switching high voltages known from the prior art.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung wenigstens zweier Vakuumschaltröhren zum Schalten von Hochspannungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung wenigstens zweier Vakuumschaltröhren zum Schalten von Hochspannungen sind in den Unteransprüchen angegeben . Dabei sind Gegenstände des Hauptanspruchs mit Merkmalen von Unteransprüchen und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar . This object is achieved according to the invention by an arrangement of at least two vacuum interrupters for switching high voltages having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the inventive arrangement of at least two vacuum interrupters for switching high voltages are specified in the subclaims. Subject matter of the main claim can be combined with features of subclaims, and features of the subclaims can be combined with one another.
Eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst wenigstens zwei Vakuumschaltröhren zum Schalten von Hochspannungen . Jede Vakuumschaltröhre weist wenigstens eine Hülle und wenigstens ein festes Kontaktstück, welches einen Kontaktteller und einen Kontaktbol zen umfasst , und wenigstens ein bewegliches Kontaktstück, welches einen Kontaktteller und einen Kontaktbolzen umfasst , auf . Wenigstens eine Hülle umfasst wenigstens ein Keramiksegment und eine metallische Schaltkammer . Der Kontaktbol zen der beweglichen Kontaktstücke ist j eweils über wenigstens einen Faltenbalg in die j eweilige Hülle geführt . Erfindungsgemäß sind die wenigstens zwei Vakuumschaltröhren j eweils ausgebildet , Spannungen größer oder gleich 52 kV zu schalten . Die wenigstens zwei Vakuumschaltröhren sind dazu in Reihe geschaltet . An arrangement according to the invention comprises at least two vacuum interrupters for switching high voltages. Each vacuum interrupter has at least one shell and at least one fixed contact piece, which comprises a contact plate and a contact pin, and at least one movable contact piece, which comprises a contact plate and a contact pin. At least one shell comprises at least one ceramic segment and a metallic switching chamber. The contact pin of the movable contact pieces is guided into the respective shell via at least one bellows. According to the invention, the at least two vacuum interrupters are each designed to switch voltages greater than or equal to 52 kV. For this purpose, the at least two vacuum interrupters are connected in series.
Durch die Ausbildung einer Anordnung von in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren zum Schalten von Spannungen größer 52 kV können klassische Schalter mit Nennstrom- und Lichtbogen- kontakt , insbesondere räumlich umfasst von SF6 als Schaltgas , ersetzt werden . Vakuumschaltröhren insbesondere räumlich umfasst von Clean Air, d . h . getrockneter, gereinigter Luft , sind sehr umweltfreundlich, sicher im Gebrauch, zuverlässig, langlebig und kostengünstig . Durch die Ausbildung der Vakuumschaltröhren zum Schalten von Spannungen größer 52 kV und durch die Reihenschaltung solcher Vakuumschaltröhren, sind Spannungen größer 104 kV schaltbar, d . h . im ausgeschalteten Zustand können über die Spalte zwischen den Kontaktstücken Spannungen größer 104 kV sicher gehalten werden, ohne elektrische Überschläge über die Spalte oder die Hüllen der Vakuumschaltröhren . Derart hohe Spannungen sind im Stand der Technik nur durch klassische Schalter schaltbar, insbesondere mit Nenn- und Lichtbogenkontakt , befüllt mit SF6, mit den zuvor beschriebenen Problemen . By forming an arrangement of vacuum interrupters connected in series for switching voltages above 52 kV, classic switches with rated current and arc contact, in particular spatially surrounded by SF 6 as the switching gas, can be replaced. Vacuum interrupters, in particular spatially surrounded by clean air, i.e. dried, purified air, are very environmentally friendly, safe to use, reliable, durable and cost-effective. By designing the vacuum interrupters for switching voltages greater than 52 kV and by connecting such vacuum interrupters in series, voltages greater than 104 kV can be switched, i.e. in the switched-off state, voltages greater than 104 kV can be safely maintained across the gaps between the contact pieces, without electrical arcing across the gaps or the casings of the vacuum interrupters. In the state of the art, such high voltages can only be switched using conventional switches, in particular with rated and arcing contacts, filled with SF 6 , with the problems described above.
Die Vakuumschaltröhren der Anordnung in Reihe geschaltet können ausgebildet sein, zusammen Spannungen größer oder gleich 200 kV, insbesondere größer oder gleich 245 kV, zu schalten . Damit sind Hochspannungsschalter möglich, welche auf hohen Spannungsebenen arbeiten, welche bisher nur mit klassischen Schaltern, wie zuvor beschrieben und mit deren Nachteilen, realisierbar waren . The vacuum interrupters of the series-connected arrangement can be designed to collectively switch voltages greater than or equal to 200 kV, in particular greater than or equal to 245 kV. This enables high-voltage switches operating at high voltage levels, which were previously only possible with conventional switches, as described above, and with their associated disadvantages.
Eine Verschaltung der Vakuumschaltröhren kann mit Bauelementen, insbesondere Kondensatoren, Widerständen, Varistoren, Spulen, und/oder Ableitern, zum Absteuern der Spannung über die in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren umfasst sein bzw . realisiert sein . Damit ist durch die Absteuerung ein gleichmäßiger Spannungsabfall entlang der Vakuumschaltröhren und entlang der Reihenschaltung möglich, womit Spannungsüberschläge bei angelegter Hochspannung größer 104 kV, insbesondere 200 kV oder größer, z . B . größer 245 kV, vermieden bzw . verhindert werden . Mit der Absteuerung über die Schaltung mit Bauelementen sind derart hohe Spannungen mit Vakuumschaltröhren schaltbar, insbesondere ohne Überschläge , welche zu einer Beschädigung bis hin zur Zerstörung der Anordnung mit Vakuumschaltröhren führen können . Somit sind die zuvor beschriebe- nen Vorteile durch die Verschaltung der Vakuumschaltröhren mit Bauelementen möglich . The vacuum interrupters can be interconnected with components, in particular capacitors, resistors, varistors, coils, and/or arresters, to reduce the voltage across the series-connected vacuum interrupters. This enables a uniform voltage drop along the vacuum interrupters and along the series circuit, thus avoiding or preventing voltage flashovers when high voltages greater than 104 kV, in particular 200 kV or greater, e.g., greater than 245 kV, are applied. By reducing the voltage via the circuit with components, such high voltages can be switched with vacuum interrupters, in particular without flashovers, which can lead to damage or even destruction of the arrangement with vacuum interrupters. Thus, the previously described Advantages can be achieved by connecting the vacuum interrupters with components.
Unterschiedlich ausgebildete Vakuumschaltröhren können von der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst sein . Eine Absteuerung kann eine gleichmäßige Verteilung des Spannungsabfalls über die unterschiedlichen Vakuumschaltröhren ermöglichen . Die unterschiedlichen Vakuumschaltröhren können kostengünstige Vakuumschaltröhren, z . B . für niedrige Spannungen, insbesondere kleiner oder gleich 52 kV, umfassen, insbesondere zusätzlich zu Vakuumschaltröhren für hohe Spannungsebenen, womit Kosten eingespart werden können und Anordnungen mit unterschiedlichen Schaltspannungen kostengünstig realisiert werden können . Differently designed vacuum interrupters can be included in the arrangement according to the invention. Control can enable a uniform distribution of the voltage drop across the different vacuum interrupters. The different vacuum interrupters can comprise cost-effective vacuum interrupters, e.g., for low voltages, in particular less than or equal to 52 kV, in particular in addition to vacuum interrupters for high voltage levels, thus saving costs and enabling arrangements with different switching voltages to be implemented cost-effectively.
Wenigstens eine asymmetrische Vakuumschaltröhre kann von der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst sein, insbesondere mit wenigstens einem Faltenbalg, welcher wenigstens teilweise von der metallischen Schaltkammer räumlich umfasst sein kann, und/oder mit unterschiedlich langen und/oder mit einer unterschiedlichen Anzahl an Keramiksegmenten auf der Seite des festen Kontaktstücks und der Seite des beweglichen Kontaktstücks . Asymmetrische Vakuumschaltröhren ermöglichen ein verkürztes bewegliches Kontaktstück, insbesondere mit weniger Masse als bei symmetrischen Vakuumschaltröhren, geringerem Materialaufwand und Kosten, und ermöglichen ein schnelleres Schalten mit geringerem Kraftaufwand, womit kleinere und kostengünstigere Antriebe , z . B . mit Motor oder Federspeicherantrieb, verwendet werden können . At least one asymmetrical vacuum interrupter can be included in the arrangement according to the invention, in particular with at least one bellows, which can be at least partially spatially enclosed by the metallic switching chamber, and/or with ceramic segments of different lengths and/or with a different number of ceramic segments on the side of the fixed contact piece and the side of the movable contact piece. Asymmetrical vacuum interrupters enable a shortened movable contact piece, in particular with less mass than with symmetrical vacuum interrupters, lower material expenditure and costs, and enable faster switching with less expenditure of force, whereby smaller and more cost-effective drives, e.g. with a motor or spring-loaded drive, can be used.
Wenigstens zwei Vakuumschaltröhren können von der erfindungsmäßigen Anordnung umfasst sein, welche für unterschiedliche Spannungsebenen ausgebildet sind, insbesondere mit unterschiedlicher Länge und/oder Bauform . Damit sind kostengünstigere Vakuumschaltröhren einsetzbar, z . B . bei Schaltern, welche weniger als zwei Hochspannungs-Vakuumschaltröhren benötigen . Es können auch unterschiedliche Schaltzeiten erreicht werden, z . B . eine Vakuumschaltröhre schaltet früher und/oder schneller als eine zweite Vakuumschaltröhre . Damit sind Schaltkaskaden möglich und kostengünstige und/oder besonders ausgelegte Vakuumschaltröhren, z . B . mit besonders abbrandfesten Kontaktstücken, können schalten vor insbesondere teureren, hochspannungs festen Vakuumschaltröhren, welche seltener ausgetauscht werden sollten, und/oder insbesondere einfacher bzw . billiger ausgelegten Vakuumschaltröhren ohne sehr abbrandfesten Kontaktstücken . Vakuumschaltröhren mit unterschiedlichen Spannungsebenen zum Schalten sind flexibler kombinierbar, z . B . mit unterschiedlichen Bauformen in klassischen, vorgegebenen Gehäusegrößen . At least two vacuum interrupters can be included in the arrangement according to the invention, which are designed for different voltage levels, in particular with different lengths and/or designs. This allows the use of more cost-effective vacuum interrupters, e.g., for switches that require fewer than two high-voltage vacuum interrupters. Different switching times can also be achieved, e.g., one vacuum interrupter switches earlier and/or faster than a second vacuum interrupter. This makes switching cascades possible, and cost-effective and/or specially designed vacuum interrupters, e.g. with particularly erosion-resistant contact pieces, can switch ahead of more expensive, high-voltage-resistant vacuum interrupters, which should be replaced less frequently, and/or more simply or cheaply designed vacuum interrupters without highly erosion-resistant contact pieces. Vacuum interrupters with different voltage levels for switching can be combined more flexibly, e.g. with different designs in classic, predefined housing sizes.
Die Vakuumschaltröhren können über ein Getriebe und/oder einen Antrieb über die j eweiligen beweglichen Kontaktstücke miteinander elektrisch und/oder mechanisch verbunden sein . Damit ist kostengünstig ein Antrieb, insbesondere mittig zwischen den Vakuumschaltröhren angeordnet , verwendbar . The vacuum interrupters can be electrically and/or mechanically connected to one another via a gear and/or a drive via the respective movable contact pieces. This allows a cost-effective use of a drive, particularly one arranged centrally between the vacuum interrupters.
Alternativ können die Vakuumschaltröhren über die j eweiligen festen Kontaktstücke oder über ein gemeinsames festes Kontaktstück miteinander elektrisch und/oder mechanisch verbunden sein . Damit ist eine höhere Stabilität verbunden, wobei der Aufwand zum Antreiben zweier, insbesondere entlang einer Längsrichtung gespiegelter beweglicher Kontaktstücke einen erhöhten Aufwand und höhere Kosten bedeuten, z . B . für zwei getrennte Antriebe für j ede Vakuumschaltröhre und/oder ein aufwendiges Getriebe . Unterschiedliche Schaltzeiten bzw . Bewegungskurven der beweglichen Kontaktstücke sind über getrennte Antriebe einfach realisierbar, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen . Alternatively, the vacuum interrupters can be electrically and/or mechanically connected to one another via their respective fixed contact pieces or via a common fixed contact piece. This results in greater stability, although the effort required to drive two movable contact pieces, particularly those mirrored along a longitudinal direction, entails increased effort and higher costs, e.g., for two separate drives for each vacuum interrupter and/or a complex gear system. Different switching times or movement curves of the movable contact pieces can be easily implemented using separate drives, with the advantages described above.
Vakuumschaltröhren können über ein Getriebe und/oder einen Antrieb über die j eweiligen beweglichen Kontaktstücke miteinander elektrisch und/oder mechanisch verbunden sein . Insbesondere kann der Antrieb und/oder das Getriebe entlang einer gemeinsamen Längsachse zwischen den Vakuumschaltröhren angeordnet sein . Weitere Vakuumschaltröhren können über die j eweiligen festen Kontaktstücke und/oder über ein gemeinsames festes Kontaktstück miteinander elektrisch und/oder mechanisch verbunden sein, insbesondere mit einer Anzahl von Vakuumschaltröhren ungleich auf unterschiedlichen Seiten der zuvor beschriebenen Verbindung der beweglichen Kontaktstücke über insbesondere ein Getriebe und/oder einen Antrieb . Damit sind z . B . zwei Vakuumschaltröhren über deren bewegliche Kontaktstücke insbesondere über ein Getriebe und/oder einen Antrieb verbunden und z . B . eine weitere Vakuumschaltröhre auf einer Seite der Verbindung über ein festes Kontaktstück verbunden . Die dritte Vakuumschaltröhre kann einen weiteren Antrieb aufweisen, oder über den Antrieb der ersten zwei Vakuumschaltröhren und einem Getriebe mit angetrieben werden . Es können auch weitere Vakuumschaltröhren umfasst sein, wahlweise über bewegliche oder feste Kontaktstücke miteinander verbunden . Damit sind mehrere Vakuumschaltröhren insbesondere in Reihe schaltbar, und/oder weitere Vakuumschaltröhren parallel schaltbar, womit unterschiedliche Schaltanordnungen insbesondere abhängig der Schaltanf orderungen realisierbar sind . Sehr hohe Spannungen und/oder sehr hohe Ströme sind damit mit gleichen oder unterschiedlichen Vakuumschaltröhren schaltbar, insbesondere unter zusätzlicher Verwendung kostengünstiger Vakuumschaltröhren insbesondere niederer Spannungsebenen . Vacuum interrupters can be electrically and/or mechanically connected to one another via a gear and/or a drive via the respective movable contact pieces. In particular, the drive and/or the gear can be arranged along a common longitudinal axis between the vacuum interrupters. Further vacuum interrupters can be connected via the respective fixed contact pieces and/or via a common fixed contact piece can be electrically and/or mechanically connected to one another, in particular to a number of unequal vacuum interrupters on different sides of the previously described connection of the movable contact pieces, in particular via a gear and/or a drive. In this way, for example, two vacuum interrupters are connected via their movable contact pieces, in particular via a gear and/or a drive, and for example a further vacuum interrupter is connected on one side of the connection via a fixed contact piece. The third vacuum interrupter can have a further drive, or can be driven via the drive of the first two vacuum interrupters and a gear. Further vacuum interrupters can also be included, optionally connected to one another via movable or fixed contact pieces. In this way, a plurality of vacuum interrupters can be connected, in particular in series, and/or further vacuum interrupters can be connected in parallel, whereby different switching arrangements can be implemented, in particular depending on the switching requirements. Very high voltages and/or very high currents can thus be switched with the same or different vacuum interrupters, in particular with the additional use of cost-effective vacuum interrupters, especially at lower voltage levels.
Die Vakuumschaltröhren können in Reihe und parallel elektrisch verbunden sein, insbesondere mit einer unterschiedlichen Anzahl an Vakuumschaltröhren parallel verschaltet miteinander in Reihe hintereinander verschaltet . So können z . B . zwei Vakuumschaltröhren parallel verschaltet sein und in Reihe geschaltet sein mit z . B . drei parallel ver- schalteten Vakuumschaltröhren . Damit sind eine hohe Flexibilität und realisierbare Funktionalität der erfindungsgemäßen Anordnung realisierbar, z . B . Vor- und Nachschaltungen, unterschiedliche Bewegungsprofile der Schaltvorgänge , unterschiedliche zu schaltende Stromzweige mit angeschlossenen Stromerzeugern, Stromverbrauchern und/oder Stromübertragungsleitungen . Es können auch unterschiedliche Vakuumschaltröhren verwendet werden, j e nach Preis , Spannungsebene , Stromtragfähigkeit , und/oder Verfügbarkeit . Wenigstens ein Metalltank- und/oder wenigstens ein I solator- Gehäuse können von der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst sein, in welchem die Vakuumschaltröhren angeordnet sein können, insbesondere befüllt mit Clean Air als I soliergas , Feststof f- und/oder Flüssigkeitsisolation . Damit sind umweltfreundliche , insbesondere klimaneutrale Schalter realisierbar, für hohe Spannungen und/oder Ströme , in Freiland- und/oder GIS-Aus führung . The vacuum interrupters can be electrically connected in series and in parallel, in particular with a different number of vacuum interrupters connected in parallel or connected in series one behind the other. For example, two vacuum interrupters can be connected in parallel and in series with, for example, three vacuum interrupters connected in parallel. This enables the arrangement according to the invention to be highly flexible and to feature a wide range of functions, e.g. upstream and downstream connections, different movement profiles of the switching operations, and different current branches to be switched with connected power generators, power consumers and/or power transmission lines. Different vacuum interrupters can also be used, depending on price, voltage level, current carrying capacity and/or availability. At least one metal tank and/or at least one insulator housing can be included in the arrangement according to the invention, in which the vacuum interrupters can be arranged, in particular filled with clean air as the insulating gas, solid and/or liquid insulation. This makes it possible to realize environmentally friendly, in particular climate-neutral, switches for high voltages and/or currents, in outdoor and/or GIS designs.
Im Folgenden werden Aus führungsbeispiele der Erfindung schematisch in den Figuren dargestellt und nachfolgend näher beschrieben . In the following, embodiments of the invention are shown schematically in the figures and described in more detail below.
Dabei zeigen die The
Figur 1 schematisch ein Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 mit zweie gleichen, asymmetrischen Vakuumschaltröhren 2 zum Schalten von Hochspannungen in Schnittansicht entlang einer Längsachse der Vakuumschaltröhren 2 , wobei bewegliche Kontaktstücke 5 der in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren 2 über ein Getriebe 14 mit Antrieb 15 miteinander elektrisch und mechanisch verbunden sind und nur feste Kontaktstücke von Keramiksegmenten 8 räumlich umfasst werden, und Figure 1 schematically shows an embodiment of an arrangement 1 according to the invention with two identical, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2, wherein movable contact pieces 5 of the series-connected vacuum interrupters 2 are electrically and mechanically connected to one another via a gear 14 with drive 15 and only fixed contact pieces are spatially enclosed by ceramic segments 8, and
Figur 2 schematisch ein weiteres Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 mit zweie gleichen, asymmetrischen Vakuumschaltröhren 2 zum Schalten von Hochspannungen in Schnittansicht entlang einer Längsachse der Vakuumschaltröhren 2 , wobei ebenfalls nur feste Kontaktstücke von Keramiksegmenten 8 räumlich umfasst werden, aber im Unterschied zum Aus führungsbeispiel der Figur 1 die festen Kontaktstücke 4 der in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren 2 miteinander elektrisch und mechanisch verbunden sind, und Figur 3 schematisch ein weiteres Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 mit ungleichen, asymmetrischen Vakuumschaltröhren 2 zum Schalten von Hochspannungen in Schnittansicht entlang einer Längsachse der Vakuumschaltröhren 2 , wobei feste Kontaktstücke 4 und bewegliche Kontaktstücke 5 von Keramiksegmenten 8 räumlich umfasst werden, mit unterschiedlich vielen Keramiksegmenten 8 auf j eder Seite einer Vakuumschaltröhre 1 und unterschiedlich vielen Keramiksegmenten 8 umfasst von j eder Vakuum- schaltröhre 2 , und Figure 2 schematically shows a further exemplary embodiment of an arrangement 1 according to the invention with two identical, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2, wherein likewise only fixed contact pieces of ceramic segments 8 are spatially enclosed, but in contrast to the exemplary embodiment of Figure 1, the fixed contact pieces 4 of the series-connected vacuum interrupters 2 are electrically and mechanically connected to one another, and Figure 3 schematically shows a further embodiment of an arrangement 1 according to the invention with unequal, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2, wherein fixed contact pieces 4 and movable contact pieces 5 are spatially enclosed by ceramic segments 8, with a different number of ceramic segments 8 on each side of a vacuum interrupter 1 and a different number of ceramic segments 8 enclosed by each vacuum interrupter 2, and
Figur 4 schematisch in Schnittansicht eine Anordnung 1 der Figur 2 , welche von einem Gehäuse 16 räumlich umschlossen ist , wobei das Gehäuse 16 mit Clean Air befüllt ist . Figure 4 shows a schematic sectional view of an arrangement 1 of Figure 2 which is spatially enclosed by a housing 16, the housing 16 being filled with clean air.
In Figur 1 ist schematisch ein Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 mit zweie gleichen, asymmetrischen Vakuumschaltröhren 2 zum Schalten von Hochspannungen in Schnittansicht entlang einer Längsachse der Vakuumschaltröhren 2 dargestellt . Die Vakuumschaltröhren 2 umfassen j eweils ein festes Kontaktstück 4 und ein bewegliches Kontaktstück 5 . Die beweglichen Kontaktstücke 5 der in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren 2 sind in dem in der Figur 1 dargestellten Aus führungsbeispiel über ein Getriebe 14 mit Antrieb 15 , insbesondere einem Motor und/oder Federspeicherantrieb, miteinander elektrisch und mechanisch verbunden . Die Anordnung 1 mit in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren 2 ist ausgebildet zum Schalten von Spannungen im Hochspannungsbereich, d . h . im Bereich größer oder gleich 52 kV, mit einer Schaltspannung der in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren 2 zusammen insbesondere im Bereich größer oder gleich 200 kV, insbesondere größer oder gleich 245 kV . Figure 1 schematically shows an exemplary embodiment of an arrangement 1 according to the invention with two identical, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2. The vacuum interrupters 2 each comprise a fixed contact piece 4 and a movable contact piece 5. In the exemplary embodiment shown in Figure 1, the movable contact pieces 5 of the series-connected vacuum interrupters 2 are electrically and mechanically connected to one another via a gear 14 with a drive 15, in particular a motor and/or spring-loaded drive. The arrangement 1 with series-connected vacuum interrupters 2 is designed to switch voltages in the high-voltage range, i.e. in the range greater than or equal to 52 kV, with a switching voltage of the series-connected vacuum interrupters 2 together, in particular in the range greater than or equal to 200 kV, in particular greater than or equal to 245 kV.
Die Vakuumschaltröhren 1 weisen j eweils eine Hülle 3 auf , die eine metallische Schaltkammer 9 , Keramiksegmente 8 , welche über nach Außen gezogene Dampfschirme 11 miteinander verbunden sind, und einen metallischen Deckel 12 umfassen. Die Keramiksegmente 8 sind hohlzylinderförmig bzw. rohrförmig ausgebildet, und an einem Ende der jeweiligen Vakuumschaltröhre 2 fluiddicht über den jeweiligen Deckel 12 verschlossen. Die jeweilige metallische Schaltkammer 9 ist hohlzylinderförmig ausgebildet, mit z. B. unterschiedlichen Querschnitten in unterschiedlichen Bereichen entlang der Längsachse der Vakuum- schaltröhre 2, und an einem Ende der Vakuumschaltröhre 2, welches dem Ende mit Deckel 12 gegenüberliegt, fluiddicht verschlossen. Im Inneren sind die Vakuumschaltröhren 2 evakuiert bzw. herrscht jeweils ein Vakuum. The vacuum interrupters 1 each have a shell 3 which has a metallic switching chamber 9, ceramic segments 8, which are connected to one another via outwardly drawn vapor shields 11, and comprise a metallic cover 12. The ceramic segments 8 are hollow cylindrical or tubular and are sealed fluid-tight at one end of the respective vacuum interrupter 2 via the respective cover 12. The respective metallic switching chamber 9 is hollow cylindrical, with, for example, different cross-sections in different regions along the longitudinal axis of the vacuum interrupter 2, and is sealed fluid-tight at one end of the vacuum interrupter 2, which is opposite the end with the cover 12. Inside, the vacuum interrupters 2 are evacuated or a vacuum prevails in each case.
Von den Enden der Vakuumschaltröhren 2 her ragen Kontaktstücke 4 und 5 in die jeweilige Hülle 3 der jeweiligen Vakuumschaltröhre 2 hinein, z. B. ein festes Kontaktstück 4 von einer Seite der jeweiligen Vakuumschaltröhre 2 her und ein bewegliches Kontaktstück 5 von der anderen Seite der Vakuumschaltröhre 2 her. Das feste Kontaktstück 4 ist z. B. über Kleben, Pressen, Löten, und/oder Schweißen fluiddicht durch den jeweiligen Deckel 12 aus dem Inneren der Vakuumschaltröhre 2 nach Außen geführt. Das jeweilige bewegliche Kontaktstück 5 ist jeweils über einen Faltenbalg 10, welcher mit dem Kontaktstück 5 und dem Hauptschirm bzw. der Schaltkammer 9 z. B. über Kleben, Pressen, Löten, und/oder Schweißen fluiddicht verbunden ist, aus dem Inneren der Vakuumschaltröhre 2 nach Außen beweglich geführt. Die Kontaktstücke 4 und 5 umfassen jeweils einen Kontaktteller 6 und einen Kontaktbolzen 7. Der Kontaktteller 6 ist im Inneren der jeweiligen Vakuumschaltröhre 2 an einem Ende des Kontaktbolzens 7, mit der Tellerebene senkrecht zur Längsachse des Kontaktbolzens 7 angeordnet. Am anderen Ende des Kontaktbolzens 7 jeweils, welcher außerhalb der jeweiligen Vakuumschaltröhre 2 angeordnet ist, wird die Vakuumschaltröhre 2 elektrisch kontaktiert. Contact pieces 4 and 5 protrude from the ends of the vacuum interrupters 2 into the respective casing 3 of the respective vacuum interrupter 2, e.g., a fixed contact piece 4 from one side of the respective vacuum interrupter 2 and a movable contact piece 5 from the other side of the vacuum interrupter 2. The fixed contact piece 4 is guided in a fluid-tight manner through the respective cover 12 from the interior of the vacuum interrupter 2 to the outside, e.g., by gluing, pressing, soldering, and/or welding. The respective movable contact piece 5 is guided in a movable manner from the interior of the vacuum interrupter 2 to the outside via a bellows 10, which is fluid-tightly connected to the contact piece 5 and the main shield or the switching chamber 9, e.g., by gluing, pressing, soldering, and/or welding. The contact pieces 4 and 5 each comprise a contact plate 6 and a contact pin 7. The contact plate 6 is arranged inside the respective vacuum interrupter 2 at one end of the contact pin 7, with the plate plane perpendicular to the longitudinal axis of the contact pin 7. At the other end of the contact pin 7, which is arranged outside the respective vacuum interrupter 2, the vacuum interrupter 2 is electrically contacted.
Beim Schalten der Vakuumschaltröhren 2 besteht im ausgeschalteten Zustand ein Spalt aus Vakuum zwischen den Kontakttellern 6 der Kontaktstücke 4 und 5, wodurch ein Stromfluss über die Kontaktstücke 4 , 5 bei angelegter Spannung unterbunden ist . Beim Einschalten werden die beweglichen Kontaktstücke 5 auf das j eweils zugeordnete feste Kontaktstück 4 zubewegt , bis die Kontaktteller 6 der Kontaktstücke 4 und 5 in elektrischem und/oder mechanischem Kontakt stehen, und ein Stromfluss ist möglich . Beim Ausschalten werden die beweglichen Kontaktstücke 5 von dem j eweils zugeordneten festen Kontaktstück 4 wegbewegt , bis die Kontaktteller 6 der Kontaktstücke 4 und 5 einen ausreichenden Abstand aufweisen, um bei angelegter Spannung über den j eweiligen Spalt die j eweils einander zugeordneten Kontaktstücke 4 und 5 elektrisch voneinander zu isolieren . Spalte im Bereich von Millimetern bis hin zu Zentimetern in evakuierten Vakuumschaltröhren 2 sind z . B . ausreichend zum Ausschalten von Hochspannungen insbesondere im Bereich größer oder gleich 52 kV insbesondere pro Vakuumschaltröhre 2 , mit Schaltspannungen von z . B . in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren 2 zusammen insbesondere im Bereich größer oder gleich 52 kV, insbesondere größer oder gleich 200 kV, insbesondere größer oder gleich 245 kV . Die Vakuumschaltröhren 2 haben z . B . j eweils eine Länge im Bereich von insbesondere 30 bis 100 Zentimetern, und einen Umfang im Bereich von insbesondere 10 bis 100 Zentimetern . When switching the vacuum interrupters 2, a vacuum gap exists between the contact plates 6 of the contact pieces 4 and 5 in the switched-off state, whereby a current flow via the contact pieces 4, 5 is prevented when voltage is applied. When switched on, the movable contact pieces 5 are moved towards the respectively assigned fixed contact piece 4 until the contact plates 6 of the contact pieces 4 and 5 are in electrical and/or mechanical contact and a current flow is possible. When switched off, the movable contact pieces 5 are moved away from the respectively assigned fixed contact piece 4 until the contact plates 6 of the contact pieces 4 and 5 are at a sufficient distance to electrically insulate the respectively assigned contact pieces 4 and 5 from one another across the respective gap when voltage is applied. Gaps in the range from millimeters to centimeters in evacuated vacuum interrupters 2 are, for example, sufficient for switching off high voltages, in particular in the range greater than or equal to 52 kV, in particular per vacuum interrupter 2, with switching voltages of, for example, vacuum interrupters 2 connected in series together, in particular in the range greater than or equal to 52 kV, in particular greater than or equal to 200 kV, in particular greater than or equal to 245 kV. The vacuum interrupters 2 each have, for example, a length in the range of in particular 30 to 100 centimeters, and a circumference in the range of in particular 10 to 100 centimeters.
Im Aus führungsbeispiel der Figur 1 umfassen räumlich bzw . umschließen die j eweiligen metallischen Schaltkammern 9 die zugeordneten Kontaktteller 6 der zugeordneten Kontaktstücke 4 und 5 . Die Schaltkammern 9 sind aus einem Metall wie z . B . Kupfer und/oder Stahl , und umfassen z . B . im Inneren Bedampfungsschirme , welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt sind . Die hohl zylinderförmigen Keramiksegmente 8 sind z . B . aus gesinterter Keramik hergestellt und insbesondere oberflächenbehandelt . Die Keramiksegmente 8 sind z . B . über Dampfschirme 11 miteinander verbunden . Dabei erfolgt eine Verbindung z . B . bei einem Lötvorgang in einem Ofen bei einigen hundert Grad Celsius , bei der Herstellung der Vakuumschaltröhren 2 . Die Dampf schirme 11 sind z . B . aus Metall , insbesondere Kupfer und/oder Stahl , und ringförmig ausgebildet . Im Inneren der Vakuumschaltröhren 2 sind die Dampf schirme 11 z. B. in Form von Bedampfungsschirmen ausgebildet, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht im Detail dargestellt sind. Nach Außen gezogen ragen die Dampfschirme 11 z. B. in Form flacher Ringe aus der jeweiligen Va- kuumschaltröhre 1 heraus bzw. über den Keramiksegment-Umfang hinaus. Dadurch ist ein elektrischer Anschluss und eine Verschaltung von elektrischen Bauelementen 13, z. B. Varistoren, Kondensatoren, Widerständen, Dioden und/oder Ableitern, wie in Verbindung mit Figur 4 näher erläutert wird, über die Dampfschirme 11 möglich, womit eine Absteuerung der Vakuumschaltröhren 2 ermöglicht wird. In the exemplary embodiment of Figure 1, the respective metallic switching chambers 9 spatially encompass or enclose the associated contact plates 6 of the associated contact pieces 4 and 5. The switching chambers 9 are made of a metal such as copper and/or steel and, for example, comprise vapor deposition shields on the inside, which are not shown in the figures for the sake of simplicity. The hollow, cylindrical ceramic segments 8 are made of sintered ceramic, for example, and in particular are surface-treated. The ceramic segments 8 are connected to one another, for example, via vapor shields 11. A connection is made, for example, during a soldering process in a furnace at several hundred degrees Celsius during the manufacture of the vacuum interrupters 2. The vapor shields 11 are, for example, made of metal, in particular copper and/or steel, and are ring-shaped. Inside the vacuum interrupters 2, the Vapor shields 11 are designed, for example, in the form of vapor deposition shields, which, for the sake of simplicity, are not shown in detail in the figures. The vapor shields 11 protrude outwardly, for example, in the form of flat rings, from the respective vacuum interrupter 1 or beyond the ceramic segment circumference. This enables electrical connection and interconnection of electrical components 13, e.g., varistors, capacitors, resistors, diodes, and/or arresters, as explained in more detail in connection with Figure 4, via the vapor shields 11, thus enabling the vacuum interrupters 2 to be deactivated.
Die Kontaktstücke 4 und 5, d. h. Kontaktteller 6 und Kontaktbolzen 7, sind z. B. aus Kupfer, Aluminium und/oder Stahl. Dabei können insbesondere Kontaktbolzen 7 aus einem oder unterschiedlichen Materialien bestehen, z. B. Kupfer im Inneren der Vakuumschaltröhre 2 und anschließend nach außen geführt aus Aluminium, oder z. B. vollständig aus Kupfer. Kontaktteller 6 sind z. B. aus einem oder mehreren Materialien, z. B. aus Stahl mit Kupfer beschichtet oder komplett aus z. B. Kupfer, wobei die jeweilige Kontaktoberfläche z. B. geschlitzt sein kann. Deckel 12 sind z. B. aus einem Metall, insbesondere Kupfer und/oder Stahl hergestellt. Faltenbalgs 10 sind z. B. aus Stahl, insbesondere Federstahl. Ein Lot zum vakuumdichten zusammenfügen der Teile der Vakuumschaltröhren 2 beim Löten ist z. B. ein Zinn- und/oder Bleilot. The contact pieces 4 and 5, i.e. contact plates 6 and contact pins 7, are made of copper, aluminum, and/or steel, for example. In this case, contact pins 7, in particular, can be made of one or more different materials, e.g. copper inside the vacuum interrupter 2 and then aluminum on the outside, or e.g. entirely of copper. Contact plates 6 are made of one or more materials, e.g. steel coated with copper or entirely of copper, for example, whereby the respective contact surface can be slotted, for example. Covers 12 are made of a metal, in particular copper and/or steel, for example. Bellows 10 are made of steel, in particular spring steel, for example. A solder for vacuum-tight joining of the parts of the vacuum interrupters 2 during soldering is, for example, tin and/or lead solder.
In Figur 2 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 in Schnittansicht entlang einer Längsachse der Vakuumschaltröhren 2 dargestellt. Die Vakuumschaltröhren 2 des Ausführungsbeispiels der Figur 2 sind zwei gleiche, asymmetrische Vakuumschaltröhren 2 zum Schalten von Hochspannungen. Dabei werden, wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1, nur feste Kontaktstücke 4 von Keramiksegmenten 9 räumlich, insbesondere zum Teil umfasst. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die festen Kontaktstücke 4 der in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren 2 miteinander elektrisch und mechanisch verbunden. Die beweglichen Kontaktstücke 5 werden von einem oder mehreren Antrieben 15 von der rechten und linken Seite der Anordnung 1 her beim Schalten angetrieben, insbesondere über ein oder mehr Getriebe 14 , was der Einfachheit halber in der Figur 2 nicht dargestellt ist . Es können zwei feste Kontaktstücke 4 verwendet werden, z . B . miteinander verschraubt , verlötet , verschweißt , und/oder verklebt . Oder ein Kontaktbol zen 7 dient als Kontaktbol zen 7 für beide Vakuumschaltröhren 2 , mit z . B . angeschraubten, angelöteten, angeschweißten, und/oder angeklebten Kontakttellern 6 auf beiden Seiten des Kontaktbol zens 7 , oder mit einem monolithischen Körper, welcher den Kontaktbol zen 7 und die zwei Kontaktteller 6 umfasst . Eine Verbindung der zwei Vakuumschaltröhren 2 über das oder die festen Kontaktstücke 4 ergibt eine sehr stabile Anordnung 1 , insbesondere stabil gegenüber Erschütterungen z . B . beim Schalten . Puf fer können zwischen den festen Kontaktstücken 4 angeordnet sein, um Kontaktprellen bzw . deren Kräfte zu kompensieren, was der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist . Figure 2 schematically shows a further embodiment of an arrangement 1 according to the invention in a sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2. The vacuum interrupters 2 of the embodiment of Figure 2 are two identical, asymmetrical vacuum interrupters 2 for switching high voltages. As in the embodiment of Figure 1, only fixed contact pieces 4 are spatially, in particular partially, enclosed by ceramic segments 9. In contrast to the embodiment of Figure 1, the fixed contact pieces 4 of the series-connected vacuum interrupters 2 are electrically and mechanically connected to one another. Movable contact pieces 5 are driven by one or more drives 15 from the right and left side of the arrangement 1 during switching, in particular via one or more gears 14, which is not shown in Figure 2 for the sake of simplicity. Two fixed contact pieces 4 can be used, e.g. screwed, soldered, welded, and/or glued together. Or one contact pin 7 serves as the contact pin 7 for both vacuum interrupters 2, with e.g. screwed, soldered, welded, and/or glued contact plates 6 on both sides of the contact pin 7, or with a monolithic body which comprises the contact pin 7 and the two contact plates 6. A connection of the two vacuum interrupters 2 via the fixed contact piece or pieces 4 results in a very stable arrangement 1, in particular stable against vibrations, e.g. during switching. Buffers can be arranged between the fixed contact pieces 4 in order to compensate for contact bounce or its forces, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.
In Figur 3 ist schematisch in Schnittansicht entlang einer Längsachse der Vakuumschaltröhren 2 ein weiteres Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 dargestellt . Im Unterschied zu den gleichen, asymmetrischen Vakuumschaltröhren 2 der Figuren 1 und 2 , werden im Aus führungsbeispiel der Figur 3 unterschiedliche Vakuumschaltröhren 2 von der erfindungsgemäßen Anordnung 1 umfasst . Eine Verbindung der Vakuumschaltröhren 2 in Figur 3 erfolgt analog dem Aus führungsbeispiel der Figur 2 über die festen Kontaktstücke 4 , wobei eine Verbindung analog dem Aus führungsbeispiel der Figur 1 über die beweglichen Kontaktstücke 5 insbesondere mit Getriebe und/oder Antrieb dazwischen angeordnet , ebenfalls möglich ist , was der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist . Im Aus führungsbeispiel der Figur 3 werden unterschiedliche Vakuumschaltröhren 2 verwendet , insbesondere zwei Vakuumschaltröhren 2 mit Keramiksegmenten 8 auf beiden Seiten der Schaltkammer 9 , wobei j eweils Keramiksegmente 8 das bewegliche Kontaktstück 5 bzw . dessen Kontaktbol zen 7 räumlich umfassen und j eweils Keramiksegmente 8 das feste Kontaktstück 4 bzw . dessen Kontaktbol zen 7 räumlich umfassen . Figure 3 shows a schematic sectional view along a longitudinal axis of the vacuum interrupters 2 of another embodiment of an arrangement 1 according to the invention. In contrast to the identical, asymmetrical vacuum interrupters 2 of Figures 1 and 2, in the embodiment of Figure 3 different vacuum interrupters 2 are included in the arrangement 1 according to the invention. The vacuum interrupters 2 in Figure 3 are connected in a manner analogous to the embodiment of Figure 2 via the fixed contact pieces 4, whereby a connection analogous to the embodiment of Figure 1 via the movable contact pieces 5, in particular with a gear and/or drive arranged therebetween, is also possible, which is not shown in the figures for the sake of simplicity. In the embodiment of Figure 3, different vacuum interrupters 2 are used, in particular two vacuum interrupters 2 with ceramic segments 8 on both sides of the switching chamber 9, whereby ceramic segments 8 spatially and ceramic segments 8 spatially enclose the fixed contact piece 4 or its contact pin 7.
Im Aus führungsbeispiel der Figur 3 weist die linke Vakuumschaltröhre 2 auf der Seite des beweglichen Kontaktstücks 5 zwei Keramiksegmente 8 auf und auf der Seite des festen Kontaktstücks 4 drei Keramiksegmente 8 . Die rechte Vakuumschaltröhre 2 weist beispielhaft auf der Seite des beweglichen Kontaktstücks 5 ein Keramiksegmente 8 auf und auf der Seite des festen Kontaktstücks 4 drei Keramiksegmente 8 . Weitere Anzahlen und Kombinationen von Keramiksegmenten 8 auf der Seite des festen Kontaktstücks 4 und auf der Seite des beweglichen Kontaktstücks 5 sind möglich, mit gleichen Längen, Dicken und/oder Umfängen der Keramiksegmente 8 oder mit unterschiedlichen . Vakuumschaltröhren 2 können auch symmetrisch sein, insbesondere mit gleicher Zahl und Form von Keramiksegmenten 8 auf beiden Seiten einer Vakuumschaltröhre 2 , oder zumindest eine Vakuumschaltröhre 2 kann symmetrisch sein, was der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist . In the exemplary embodiment in Figure 3, the left-hand vacuum interrupter 2 has two ceramic segments 8 on the side of the movable contact piece 5 and three ceramic segments 8 on the side of the fixed contact piece 4. The right-hand vacuum interrupter 2 has, for example, one ceramic segment 8 on the side of the movable contact piece 5 and three ceramic segments 8 on the side of the fixed contact piece 4. Further numbers and combinations of ceramic segments 8 on the side of the fixed contact piece 4 and on the side of the movable contact piece 5 are possible, with the same lengths, thicknesses and/or circumferences of the ceramic segments 8 or with different ones. Vacuum interrupters 2 can also be symmetrical, in particular with the same number and shape of ceramic segments 8 on both sides of a vacuum interrupter 2, or at least one vacuum interrupter 2 can be symmetrical, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.
In Figur 4 ist beispielhaft schematisch in Schnittansicht eine Anordnung 1 der Figur 2 , welche von einem Gehäuse 16 räumlich umschlossen bzw . umfasst wird, dargestellt , wobei das Gehäuse 16 z . B . mit Clean Air befüllt ist . Die Anordnung 1 mit Gehäuse 16 stellt z . B . einen Hochspannungsleistungsschalter dar oder wird von einem Hochspannungsleistungsschalter umfasst . Dabei kann das Gehäuse 16 statt einer Anordnung 1 nach Figur 2 auch eine Anordnung nach einem anderen Aus führungsbeispiel , z . B . wie in Figuren 1 und 3 dargestellt ist , umfassen . Figure 4 shows, by way of example, a schematic sectional view of an arrangement 1 from Figure 2 which is spatially enclosed or encompassed by a housing 16, the housing 16 being filled, for example, with clean air. The arrangement 1 with housing 16 represents, for example, a high-voltage circuit breaker or is encompassed by a high-voltage circuit breaker. Instead of an arrangement 1 according to Figure 2, the housing 16 can also comprise an arrangement according to a different exemplary embodiment, for example as shown in Figures 1 and 3.
Das Gehäuse 16 ist z . B . ein Live oder Dead-Tank, insbesondere aus Metall , z . B . Stahl und/oder Aluminium, insbesondere nach Art eines GIS-Gehäuses . Alternativ ist das Gehäuse 16 ein Gehäuse eines Freiluftschalters , z . B . aus einem I solator, insbesondere aus Keramik, Silikon und/oder einem Verbundwerkstof f . Die äußere Oberfläche des Gehäuses 16 ist z . B . gerippt , was der Einfachheit halber in der Figur 4 nicht dargestellt ist, um elektrische Kriechwege zu verlängern. Das Gehäuse 16 ist z. B. mit einem Isoliergas, insbesondere SF6, C02, und/oder einem Gasgemisch, z. B. Clean Air, d. h. gereinigter, getrockneter Luft, befüllt. The housing 16 is, for example, a live or dead tank, in particular made of metal, for example, steel and/or aluminum, in particular in the manner of a GIS housing. Alternatively, the housing 16 is a housing of an outdoor switch, for example, made of an insulator, in particular of ceramic, silicone and/or a composite material. The outer surface of the housing 16 is, for example, ribbed, which for the sake of simplicity is not shown in Figure 4. shown, in order to extend electrical creepage paths. The housing 16 is filled, for example, with an insulating gas, in particular SF 6 , CO 2 , and/or a gas mixture, e.g. clean air, ie purified, dried air.
Wie beispielhaft im Ausführungsbeispiel der Figur 4 dargestellt ist, und zuvor für weitere Ausführungsbeispiele erwähnt wurde, erfolgt eine Absteuerung der insbesondere in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren 2 über eine elektrische Schaltung, welche Bauelemente 13 wie z. B. Kondensatoren, Widerstände, Spulen, Varistoren, und/oder Ableiter umfasst. Über die elektrische Schaltung mit Bauelementen 13 erfolgt eine Absteuerung der Vakuumschaltröhren 2, insbesondere eine vordefinierte Spannungsverteilung entlang der Vakuumschaltröhren 2, z. B. eine gleichmäßige Spannnungsverteilung mit einem im Wesentlichen halben Spannungsabfall pro Vakuumschaltröhre 2 in der Reihenschaltung bei angelegter Spannung. Die Bauelemente 13 sind z. B. über die Dampfschirme 11, metallischen Schaltkammern 9, Deckel 12 und/oder Kontaktstücke 4, 5 verschaltet, insbesondere in Reihe und/oder parallel. Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 sind z. B. Kondensatoren und Widerstände in Reihe und parallel verschaltet, und ein Varistor mit Kondensatoren und Widerstand parallel verschaltet. Dies ist nur beispielhaft dargestellt, unterschiedliche Schaltungen sind entsprechend den Erfordernissen der Spannungsverteilung über die Vakuumschaltröhren und Ableitung von Strömen möglich. As shown by way of example in the exemplary embodiment in Figure 4, and as previously mentioned for further exemplary embodiments, the vacuum interrupters 2, which are connected in particular in series, are de-energized via an electrical circuit comprising components 13 such as capacitors, resistors, coils, varistors, and/or arresters. The vacuum interrupters 2 are de-energized via the electrical circuit with components 13, in particular a predefined voltage distribution along the vacuum interrupters 2, e.g. a uniform voltage distribution with essentially half the voltage drop per vacuum interrupter 2 in the series circuit when voltage is applied. The components 13 are connected, for example, via the vapor shields 11, metallic switching chambers 9, covers 12, and/or contact pieces 4, 5, in particular in series and/or parallel. In the exemplary embodiment in Figure 4, for example, capacitors and resistors are connected in series and in parallel, and a varistor is connected in parallel with capacitors and resistors. This is only an example; different circuits are possible depending on the requirements of voltage distribution across the vacuum interrupters and current discharge.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. zwei oder mehr Vakuumschaltröhren 2 von einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 umfasst werden. Wenigstens zwei Vakuumschaltröhren 2 sind in Reihe verschaltet, weitere können ebenfalls in Reihe oder parallelgeschaltet sein. Die Vakuumschaltröhren 2 können asymmetrisch und/oder symmetrisch ausgeführt sein, mit gleicher bzw. unterschiedlicher Zahl, Länge, Umfang von Keramiksegmenten 8 auf jeder Seite der Vakuumschaltröhren 2. Die Vakuum- schaltröhren können über die festen oder die beweglichen Kontaktstücke 4, 5 miteinander verbunden sein, insbesondere mechanisch und/oder elektrisch. Ein oder mehr Antriebe, insbesondere in Verbindung mit Getriebe, können vorgesehen sein, die beweglichen Kontaktstücke 5 anzutreiben beim Schalten. The previously described embodiments can be combined with one another and/or with the prior art. For example, two or more vacuum interrupters 2 can be comprised by an arrangement 1 according to the invention. At least two vacuum interrupters 2 are connected in series; others can also be connected in series or in parallel. The vacuum interrupters 2 can be asymmetrical and/or symmetrical, with the same or different number, length, and circumference of ceramic segments 8 on each side of the vacuum interrupters 2. The vacuum Switching tubes can be connected to each other, particularly mechanically and/or electrically, via the fixed or movable contact pieces 4, 5. One or more drives, particularly in conjunction with a gear, can be provided to drive the movable contact pieces 5 during switching.
Keramiksegmente 7 und/oder metallische Schaltkammern 8 können mit hohlzylindriger Form verwendet werden, deren Grund-. Deck- und/oder Querschnittsfläche kreisförmig, elliptisch, oder oval sein können, oder eine andere Form aufweisen können. Es können mehr als ein festes und/oder bewegliches Kontaktstück 3, 4 pro Vakuumschaltröhre 2 verwendet werden, z. B. mittig ein festes Kontaktstück 4 mit jeweils einem Kontaktteller 6 auf jeder Seite des Kontaktbolzens 7, insbesondere vollständig im Inneren der Vakuumschaltröhre 2 angeordnet, und mit zwei beweglichen Kontaktstücken 4 jeweils auf jeder Seite der Vakuumschaltröhre 2 über den jeweiligen Kontaktbolzen 7 nach Außen geführt über jeweils einen Faltenbalg 10. Das oder die Keramiksegmente 8 können den Kontaktbolzen 7 des festen Kontaktstücks 4 und/oder des beweglichen Kontaktstücks 5 räumlich zumindest teilweise umschließen. Kontaktstücke 4, 5 können monolithisch ausgeführt sein, insbesondere mit Kontaktteller 6 und Kontaktbolzen 7, oder aus wenigstens zwei Teilen, z. B. einen Kontaktteller 6 und einen Kontaktbolzen 7 ausgeführt sein, welche miteinander insbesondere verschweißt, verlötet, verklebt, geklemmt und/oder verschraubt sind. Ceramic segments 7 and/or metallic switching chambers 8 can be used with a hollow cylindrical shape, the base, cover, and/or cross-sectional area of which can be circular, elliptical, or oval, or can have a different shape. More than one fixed and/or movable contact piece 3, 4 can be used per vacuum interrupter 2, e.g., a central fixed contact piece 4 with a contact plate 6 on each side of the contact pin 7, in particular arranged entirely inside the vacuum interrupter 2, and with two movable contact pieces 4 on each side of the vacuum interrupter 2, each led outward via the respective contact pin 7 via a respective bellows 10. The ceramic segment(s) 8 can spatially at least partially enclose the contact pin 7 of the fixed contact piece 4 and/or the movable contact piece 5. Contact pieces 4, 5 can be monolithic, in particular with contact plate 6 and contact pin 7, or made of at least two parts, e.g. a contact plate 6 and a contact pin 7, which are in particular welded, soldered, glued, clamped and/or screwed together.
Ein Faltenbalg 10 ist zum Beispiel am Kontaktbolzen 7 des beweglichen Kontaktstücks 5 befestigt, und/oder am Kontaktteller 6 des beweglichen Kontaktstückes 5, insbesondere im Wesentlichen senkrecht in einem flachen Bereich des Kontakttellers 6. Alternativ kann der Faltenbalg 10 z. B. am äußeren Umfang des Kontakttellers 6 befestig sein, insbesondere vakuumdicht. Der Faltenbalg 10 kann alternativ auch zwischen einem Kontaktbolzen 7 und Kontaktteller 6 insbesondere vakuumdicht befestigt sein, z. B. geklemmt, geklebt, gelötet und/oder geschweißt, z. B. wenn der Kontaktteller 6 und der Kontaktbolzen 7 nicht aus einem Stück gefertigt sind, sondern z. B. miteinander verbunden sind z. B. über Verschraubung, Kleben, Klemmen, Schweißen und/oder Löten. A bellows 10 is, for example, attached to the contact pin 7 of the movable contact piece 5, and/or to the contact plate 6 of the movable contact piece 5, in particular substantially vertically in a flat area of the contact plate 6. Alternatively, the bellows 10 can be attached, for example, to the outer circumference of the contact plate 6, in particular in a vacuum-tight manner. The bellows 10 can alternatively also be attached between a contact pin 7 and contact plate 6, in particular in a vacuum-tight manner, e.g. clamped, glued, soldered and/or welded, e.g. when the contact plate 6 and the Contact bolts 7 are not made from one piece, but are connected to one another, for example by screwing, gluing, clamping, welding and/or soldering.
Keramiksegmente 8 können über Dampfschirme 11 oder direkt miteinander verbunden sein, oder nur ein Keramiksegment 8 kann vorgesehen sein, wobei im Inneren der Vakuumschaltröhre 2 die Dampfschirme 11, der Deckel 12 und/oder die metallischen Schaltkammern bzw. die metallischen Hauptschirme 9 Bedampfungsschirme aufweisen können. Statt einem metallischen Deckel 12 zu verwenden kann ein Keramiksegment 8 deckelförmig zumindest auf einer Seite ausgebildet sein, und der insbesondere feste Kontaktbolzen 7 bzw. der Kontaktbolzen 7 des insbesondere festen Kontaktstücks 4 kann über das deckelförmige Keramiksegment 8 vakuumdicht z. B. durch Löten, Sintern, Kleben, und/oder Klemmen in die Vakuumschaltröhre 2 geführt sein. Der Deckel 12 kann auch aus einem Material wie z. B. Kunststoff, PTFE, PCTFE und/oder einem Halbleiter ausgeführt sein oder ein derartiges Material umfassen. Ein Gehäuse 16, im welchem die Vakuumschaltröhren 2 angeordnet sein können, kann mit einem Isoliergas, z. B. Clean Air, einem Feststoff als Isolator, z. B. einem Polyurethanschaum oder Kunststoff, oder einer Flüssigkeit als Isoliermedium, z. B. einem Isolationsöl, befüllt sein, insbesondere teilweise oder vollständig. Ceramic segments 8 can be connected to one another via vapor shields 11 or directly, or only one ceramic segment 8 can be provided, wherein the vapor shields 11, the cover 12 and/or the metallic switching chambers or the metallic main shields 9 can have vapor deposition shields inside the vacuum interrupter 2. Instead of using a metallic cover 12, a ceramic segment 8 can be cover-shaped at least on one side, and the in particular fixed contact pin 7 or the contact pin 7 of the in particular fixed contact piece 4 can be guided into the vacuum interrupter 2 via the cover-shaped ceramic segment 8 in a vacuum-tight manner, e.g. by soldering, sintering, gluing, and/or clamping. The cover 12 can also be made of a material such as plastic, PTFE, PCTFE and/or a semiconductor or can comprise such a material. A housing 16, in which the vacuum interrupters 2 can be arranged, can be filled with an insulating gas, e.g. B. Clean Air, a solid as an insulator, e.g. a polyurethane foam or plastic, or a liquid as an insulating medium, e.g. an insulating oil, in particular partially or completely.
Die Vakuumschaltröhren 2 können elektrisch beschältet sein, insbesondere durch Bauelemente wie z. B. Kondensatoren, Widerstände, Spulen, Varistoren, und/oder Ableiter, z. B. entlang des äußeren Umfangs und der Längsachse der Vakuumschaltröhren 2, direkt an der Hülle 3 oder mit einem Abstand zur Hülle 3 oder in einem gesonderten Gehäuse, zur Absteuerung der Vakuumschaltröhren 2. Damit ist im ausgeschalteten Zustand, bei angelegter Spannung, ein vorbestimmter, insbesondere gleichmäßiger Spannungsabfall entlang der Längsachse der Vakuumschaltröhre 2 möglich. Eine Kombination von Vakuumschaltröhren 2 gleicher oder unterschiedlicher Bauart, in Reihe geschaltet, welche jeweils ausgebildet sind Spannungen größer oder gleich 52 kV zu schalten, ermöglichen ein Schalten von Hochspannungen, insbesondere größer und/oder gleich 200 kV, insbesondere größer oder gleich 245 kV, womit klassische Anordnungen zum Schalten von Hochspannungen, insbesonde- re Hochspannungsleistungsschalter, z . B . mit Lichtbogen- undThe vacuum interrupters 2 can be electrically connected, in particular by components such as capacitors, resistors, coils, varistors, and/or arresters, e.g. along the outer circumference and the longitudinal axis of the vacuum interrupters 2, directly on the casing 3 or at a distance from the casing 3 or in a separate housing, for controlling the vacuum interrupters 2. This allows a predetermined, in particular uniform, voltage drop along the longitudinal axis of the vacuum interrupter 2 in the switched-off state when voltage is applied. A combination of vacuum interrupters 2 of the same or different design, connected in series, which are each designed to greater than or equal to 52 kV, enable switching of high voltages, in particular greater than and/or equal to 200 kV, in particular greater than or equal to 245 kV, thus making conventional arrangements for switching high voltages, in particular high-voltage circuit breakers, e .g . with arc and
Nennstromkontaktstück, und Schaltgasen wie z . B . SF6, umweltfreundlich ersetzt werden können . Rated current contact piece, and switching gases such as SF 6 , can be replaced in an environmentally friendly manner.
Bezugs zeichenliste Reference symbol list
1 Anordnung 1 arrangement
2 Vakuums chalt röhre 2 vacuum interrupter tubes
3 Hülle 3 Cover
4 festes Kontaktstück 4 fixed contact piece
5 bewegliches Kontaktstück 5 movable contact piece
6 Kontakt teller 6 contact plates
7 Kontaktbol zen 7 contact bolts
8 Keramiksegment 8 ceramic segments
9 Schaltkammer , insbesondere metallisch 9 Switching chamber, in particular metallic
10 Faltenbalg 10 bellows
11 Dampf schirm 11 Steam shield
12 Deckel , insbesondere metallisch 12 Lids, especially metallic
13 Bauelement , insbesondere Kondensator, Widerstand, Varis- tor, Spule , oder Ableiter 13 Component, in particular capacitor, resistor, varistor, coil, or arrester
14 Getriebe 14 gearboxes
15 Antrieb 15 Drive
16 Metalltank- und/oder I solator-Gehäuse 16 Metal tank and/or insulator housings
17 Isoliergas 17 Insulating gas
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