CZ286499B6 - Apparatus for indication failure of electrical instrument - Google Patents

Description

Zařízení k indikaci poruchy elektrického přístroje

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k indikaci poruchy elektrického přístroje, zejména svodiče přepětí, s čidlem pro zjišťování chybného proudu tekoucího přístrojem, s plynotěsným izolačním tělesem a s indikačním elementem. Při vzniku chybného proudu způsobí čidlo porušení izolačního tělesa a zviditelnění indikačního elementu. Pozorovatel může bez použití pomocných prostředků rozpoznat poruchu přístroje a včas zařídit jeho výměnu.

Dosavadní stav techniky

Řešení podle vynálezu vychází ze známého provedení těchto indikačních zařízení, z nichž jedno je například popsáno v EP 0 564 334 AI. Indikační zařízení, popsané v tomto spise, slouží k monitorování poruchy provozního stavu svodiče přepětí, použitého v síti vysokého nebo středního napětí. Toto indikační zařízení obsahuje izolační těleso se snadno porušitelným okénkem. Tímto izolačním tělesem prochází proudová svorka svodiče přepětí. Část proudové svorky, nacházející se uvnitř izolačního tělesa, je obklopena jádrem magnetu, které nese sekundární vinutí proudového měniče, jehož primární vinutí tvoří proudová svorka. Sekundární vinutí je spojeno s ohmickým odporem, který je uložen v náloži trhaviny, uspořádané uvnitř izolačního tělesa. Při vzniku chybného proudu se ohmický odpor, který je neustále napájen proudem z proudového měniče, velmi silně ohřeje. Odpor se ohřeje nad kritickou mezní teplotu a zapálí nálož trhaviny. Okénko v izolačním tělese se přitom rozlomí a barevná stuha, sloužící jako indikační element, se jím vymrští ven. Poté, co došlo k signalizaci poruchy přístroje, provede se demontáž a výměna svodiče přepětí i indikačního zařízení.

Úkolem vynálezu proto je vytvořit zařízení k indikaci poruchy elektrického přístroje, které bude mít jednoduchou konstrukci, a které po indikaci poruchy přístroje může být opět hospodárně uvedeno do provozu.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje zařízení k indikaci poruchy elektrického přístroje, zejména svodiče přepětí, s čidlem pro zjišťování chybného proudu tekoucího přístrojem, s plynotěsným izolačním tělesem a s indikačním elementem, podle vynálezu, jehož podstatou je, že izolační těleso je obklopeno dvoudílným kovovým krytem, nesoucím indikační element, přičemž čidlo a izolační těleso jsou součástí spínacího elementu, který při vzniku chybného proudu vytvořením stlačeného plynu oba dva díly kovového krytu vůči sobě posune, přičemž dojde ke zviditelnění indikačního elementu a vytvoření galvanického spoje, který převezme chybný proud.

Zařízení podle vynálezu tedy kromě vícekrát použitelného kovového krytu obsahuje pouze komerčně dostupný spínací element, vyráběný ve velkých sériích, jehož zbytky se po zareagování zařízení snadno z kovového krytu demontují či odstraní, a který se snadno nahradí novým spínacím elementem.

Vhodným dimenzováním ohmického odporu ve spínacím elementu, například tavné pojistky nebo odporu PTC, neboli odporu s kladným teplotním součinitelem, mohou velmi jednoduchým způsobem provozní stavy, které mají být tímto ochranným zařízením podle vynálezu přijímány, jako například proudové nárazy o velikosti například 100 kA v průběhu 4/10 ps, působit na toto zařízení, aniž by vyvolaly jeho zareagování. Použitím jiskřiště, uspořádaného paralelně s ohmic

- 1 CZ 286499 B6 kým odporem, se při zareagování indikačního zařízení zapálí světelný oblouk, který s velkou jistotou vyvolá explozi nálože trhaviny, uspořádané ve spínacím elementu. Střepiny, které přitom vzniknou, jsou zachyceny kovovým krytem a vzniklý stlačený plyn je veden kovovým krytem do směrů, v nichž nemůže nijak škodit. Indikační element, umístěný na kovovém krytu, který se při zareagování zařízení zviditelní, může být dobře pozorován prakticky ze všech stran.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení vynálezu podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje v axiálním řezu zařízení podle vynálezu, které má v podstatě válcový symetrický tvar a je vestavěno do proudové svorky svodiče přepětí, a to před zareagováním v důsledku chybného proudu, a obr. 2 zařízení podle vynálezu podle obr. 1 po zareagování.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 a 2 je znázorněn elektrický přístroj, provedený jako svodič 1 přepětí, s dílem 2, vedoucím potenciál, který působí jako proudová svorka a který je elektricky vodivě spojen se zařízením 3 k indikaci poruchy elektrického přístroje, v tomto případě svodiče 1 přepětí. Zařízení 3 obsahuje dvoudílný kovový kryt 4 z materiálu dobře vedoucího elektrický proud, jako je hliník nebo slitina hliníku, který je upevněn na spínacím elementu 5 zařízení 3.

Spínací element 5 obsahuje válcově symetrické plynotěsné izolační těleso 6 z křehkého materiálu, například z vysoce plněného polymeru na bázi epoxidu, a dvě válcově symetrické elektrody 7, 8, procházející do izolačního tělesa 6 a upevněné vždy na jednom z konců izolačního tělesa 6. Obě elektrody 7, 8 jsou uspořádány nad sebou v ose izolačního tělesa 6 a svými navzájem přivrácenými volnými konci, z nichž konec elektrody 7 je vytvořen jako špička, tvoří jiskřiště 9, nacházející se v izolačním tělese 6. Navzájem přivrácené koncové části elektrod 7, 8 jsou spojeny s proudovými svorkami odporu 10, zapojeného paralelně s jiskřištěm 9 a vytvořeného s výhodou jako tavná pojistka nebo termistor skladným teplotním součinitelem. Odpor 10 je dimenzován tak, že může vést proudový náraz, například o velikosti 100 kA a délce 4/10 ps, který ještě svodič 1 přepětí vydrží, přičemž při zatížení delším než předem stanovená doba, například 0,1 ms, se proudem větším než předem stanovená mezní hodnota, například proudem o velikosti 20 A, jeho elektrická vodivost nárazovitě zmenší, a to roztavením nebo přechodem PTC. Uvnitř izolačního tělesa 6 nedaleko jiskřiště 9 je umístěna nálož 11 trhaviny, jejíž množství je stanoveno tak, že při zapálení této nálože 11 trhaviny se izolační těleso 6 rozdělí do alespoň dvou od sebe navzájem vedených dílů, z nichž každý upevňuje jednu z obou elektrod 7, 8.

Kovový kryt 4 je tvořen dvěma miskovými tělesy 12, 13, která mají různé průměry a která jsou svými dny vždy upevněna v protilehlých koncích spínacího elementu 5. V prvním miskovém tělese 12, které má větší průměr, je uloženo druhé miskové těleso 13 s menším průměrem. První miskové těleso 12 je ve svém dnu opatřeno otvorem, kterým prochází proudová svorka elektrody 7, spojená s dílem 2, vedoucím potenciál svodiče 1 přepětí, a opatřená vnějším závitem. První miskové těleso 12 je prostřednictvím neznázoměné matice pevně spojeno s horním koncem spínacího elementu 5. První miskové těleso 12 nese na svém okraji alespoň jeden prstencový kontaktní element 14, směřující do vnitřku prvního miskového tělesa 12 a opatřený vnitřním kuželem. Tento prstencový kontaktní element 14 je opatřen vnitřním závitem, odpovídajícím

-2CZ 286499 B6 vnějšímu závitu prvního miskového tělesa 12. První miskové těleso 12 je dále opatřeno výfukovými otvory 15 pro stlačený plyn. Tyto výfukové otvory 15 mohou být opatřeny filtry, zadržujícími pevné částice uvnitř kovového krytu 4 a jsou vytvořeny tak, že vystupující stlačený plyn je veden v předem stanoveném směru.

Druhé miskové těleso 13 je ve svém dnu rovněž opatřeno otvorem, kterým prochází proudová svorka elektrody 8, opatřená vnějším závitem a připojená na uzemnění. Druhé miskové těleso 13 je prostřednictvím neznázoměné matice pevně spojeno s dolním koncem spínacího elementu 5. Druhé miskové těleso 13 nese na své vnější straně, zakryté prvním miskovým tělesem 12, indikační element 16, vytvořený například jako barevná vrstva. Druhé miskové těleso 13 se kuželovité rozšiřuje a je v oblasti svého okraje na své vnější straně vytvořeno jako elektrický kontaktní element 17. tvarem přizpůsobený vnitřnímu kuželu prstencového kontaktního elementu 14. Vnitřek kovového kiytu 4 je uzavřen víkem 18, vedeným ode dna druhého miskového tělesa 13 k okraji prvního miskového tělesa 12.

Způsob činnosti zařízení 3 je tento: za normálních provozních podmínek vede svodič 1 přepětí pouze malý svodový proud, který má velikost řádově v rozsahu miliampérů. Tento svodový proud teče z dílu 2, vedoucího potenciál, přes elektrodu 7, odpor 10, další elektrodu 8 a přes neznázoměnou ohebnou vodivou část, která je s touto další elektrodou 8 spojena prostřednictvím šroubového spoje, do země. Podobně se do země odvádějí proudové nárazy, garantované svodičem 1 přepětí, například o velikosti 100 kA a délce 4/10 ps, které protékají svodičem 1 přepětí jako sled přepětí, aniž by zařízení 3 zareagovalo.

Má-li svodič 1 přepětí nebo i jiný elektrický přístroj, například izolátor spínače nebo transformátoru nebo izolátor vysokonapěťového zařízení, poruchu, teče chybný proud o velikosti řádově v rozsahu ampérů nebo dokonce kiloampérů ohmickým odporem 10, působícím jako čidlo proudu. Odpor 10 se silně ohřeje a v průběhu několika milisekund přejde roztavením nebo přechodem PTC do vysoce ohmického stavu. Chybný proud komutuje nyní při vytvoření světelného oblouku do proudového obvodu, obsahujícího jiskřiště 9. Nálož 11 trhaviny, uspořádaná u jiskřiště 9, se vytvořeným světelným obloukem zapálí. Stlačený plyn, který přitom vznikne, roztrhne naráz křehké izolační těleso 6 a způsobí přemístění elektrody 8 a druhého miskového tělesa 13 s ní pevně spojeného směrem dolů až do stavu zařízení 3, znázorněného na obr. 2. Stlačený plyn vyrazí výfukovými otvory 15 z vnitřku kovového krytu 4, obklopeného miskovými tělesy 12 a 13. Střepiny, vzniklé při rozbití izolačního tělesa 6, jsou zadrženy kovovým krytem 4.

Ve stavu zařízení 3, znázorněném na obr. 2, se kuželovité rozšíření druhého miskového tělesa 13, vytvořené jako elektrický kontaktní element 17, a prstencový kontaktní element 14 vzpříčí. Chybný proud již tedy není veden jiskřištěm 9 spínacího elementu 5, nýbrž nyní protéká prvním miskovým tělesem 12, galvanicky spojeným s elektrodou 7, a dále navzájem spojenými kontaktními elementy 14 a 17 a druhým miskovým tělesem 13, galvanicky spojeným s další elektrodou 8, do země. Část prvního miskového tělesa 12, která nese indikační element 16, je nyní dobře viditelná a signalizuje pozorovateli poruchu svodiče 1 přepětí. Tento svodič 1 přepětí a zařízení 3 mohou být potom odmontovány a nahrazeny novými přístroji.

Zařízení 3 může být zvlášť hospodárně opět zprovozněno montáží nového spínacího elementu 5. Po odšroubování prstencového kontaktního elementu 14 a uvolnění obou neznázoměných matic je nutno vyjmout pouze obě elektrody 7 a 8 a potom vložit nový spínací element 5 a opět přišroubovat.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení k indikaci poruchy elektrického přístroje, zejména svodiče (1) přepětí, s čidlem pro zjišťování chybného proudu, tekoucího přístrojem, splynotěsným izolačním tělesem (6) a s indikačním elementem (16), vyznačující se tím, že izolační těleso (6) je obklopeno dvoudílným kovovým krytem (4), nesoucím indikační element (16), přičemž čidlo a izolační těleso (6) jsou součástí spínacího elementu (5), který při vzniku chybného proudu vytvořením stlačeného plynu oba dva díly kovového krytu (4) vůči sobě posune, přičemž dojde ke zviditelnění indikačního elementu (16) a vytvoření galvanického spoje, který převezme chybný proud.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m , že kovový kryt (4) je tvořen dvěma miskovými tělesy (12, 13), která mají různý průměr, a která jsou svými dny upevněna vždy v protilehlých koncích spínacího elementu (5), přičemž v prvním miskovém tělese (12), které má větší průměr, je uloženo druhé miskové těleso (13), které má menší průměr, a na jehož vnější straně je umístěn indikační element (16).
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že druhé miskové těleso (13) je kuželovité rozšířeno a první miskové těleso (12) je opatřeno na svém okraji alespoň jedním kontaktním elementem (14), směřujícím do vnitřku miskových těles (12, 13), který při posunutí obou miskových těles (12, 13) dosedne na kuželovité rozšíření druhého miskového tělesa (13) při zachování galvanického spoje.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že alespoň jeden kontaktní element (14) je vytvořen jako prstenec aje opatřen vnitřním kuželem tvarově přizpůsobeným kuželovitému rozšíření druhého miskového tělesa (13).
5. 5. Zařízení podle jednoho z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že vnitřek kovového krytu (4) je uzavřen víkem (18), vedeným ode dna druhého miskového tělesa (13) k okraji prvního miskového tělesa (12).
6. 6. Zařízení podle jednoho z nároků 2až5, vyznačující se tím, že alespoň jedno miskové těleso (12) zobou miskových těles (12, 13) je opatřeno výfukovými otvory (15) pro vytvořený stlačený plyn.
7. 7. Zařízení podle jednoho z nároků laž6, vyznačující se tím, že v izolačním tělese (6) spínacího elementu (5) je upraveno jiskřiště (9), spojené elektricky vodivě s dílem (2), vedoucím potenciál přístroje, a nálož (11) trhaviny.
8. 8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že čidlo je tvořeno ohmickým odporem (10), uspořádaným paralelně s jiskřištěm (9).
9. 9. Zařízení podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že obě elektrody (7, 8) jiskřiště (9) jsou upevněny v izolačním tělese (6) spínacího elementu (5) a elektricky vodivým způsobem nesou vždy jedno z obou miskových těles (12, 13).
10. 10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že izolační těleso (6) je provedeno z křehkého materiálu a při vzniku stlačeného plynu se může rozdělit na alespoň dva díly vedené navzájem od sebe a upevňující vždy jednu z obou elektrod (7, 8).