DE3324011A1

DE3324011A1 - Dichtewaechter fuer hochspannungsschaltanlagen

Info

Publication number: DE3324011A1
Application number: DE19833324011
Authority: DE
Inventors: Mozes Dipl.-El.-Tech. 8116 Würenlos Kuruc
Original assignee: Bbc AG Brown Boveri & Cie 5401 Baden Aargau; BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1982-08-16
Filing date: 1983-07-04
Publication date: 1984-02-16
Also published as: CH660630A5

Description

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Dichtewächter für Hochspannungsschaltanlagen

Die Erfindung betrifft Geräte zur Ueberwachung der-Dichte eines Gases in einem Gasraum, wie sie in druckgasisolierten Hochspannungsanlagen verwendet werden. Dabei werden von Druckfühlern, deren Länge sich in Abhängigkeit vom Druck ändert, Über zwischengeschaltete Temperaturkompensationselemente beim Unterschreiten bestimmter kritischer Dichten Schalter betätigt, welche elektrische Signale liefern.

Dichtewächter haben die Aufgabe ein Absinken der Dichte und damit, der dielektrischen Festigkeit des·Isoliergases in druckgasisolierten Hochspannungsanlagen anzuzeigen und dadurch rechtzeitige Gegenmassnahmen gegen ein Versagen der Isolation zu ermöglichen.

Dichtewächter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind aus DE-OS 29 33' 621 bekannt. Bei den dort beschriebenen Dichtewächtern stehen die Bimetallelemente nur ■ in indirektem Kontakt mit dem zu überwachenden Gas. Eine Angleichung der Temperatur der Bimetallelemente an die Gastemperatur kann nur durch Wärmeleitung im Gehäuse erfolgen. Das hat zur Folge, dass die Temperaturkompensation nur langsame Schwankungen der Gastemperatur voll ausgleichen kann. Ausserdem kann bei ungünstigen äusseren Bedingungen (extreme Aussentemperatur, Schnee, Verdunstungskälte bei Nässe,

Sonneneinstrahlung) die Temperaturkompensation dadurch verfälscht werden, dass die Gehäusetemperatur von der Oaätemperatur abweicht.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Dichtewächter zu schaffen, bei dem das der Temperaturkompensation dienende Bimetallelement in direktem Kontakt mit dem zu überwachenden Gas steht.

Die dadurch erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen 10'. darin, dass das Bimetallelement den Temperaturschwankungen des Gases verzögerungsfrei und weitgehend ungestört von verfälschenden Einflüssen folgen kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von nur ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen und einem Diagramm erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Dichtewächter. Dabei sind im Sinne einer übersichtlichen Darstellung einzelne Teile ungeschnitten dargestellt;

Fig. 2 im wesentlichen einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 1, wobei der Aufbau einzelner Bestandteile im Detail dargestellt ist;

Fig. 3 den Verlauf von Linien konstanter Dichte im Druck-Temperatur-Diagramm von SF_ß;

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt längs A-A durch den in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemässen Dichtewächter.

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Der erf indungsgemässe Dichtewächter gemäss Fig. 1 t-»e:^: stein Gehäuse 1 auf, das einen Hohlraum 2, wel -.her üL<=i eine Oeffnung 3 mit dem zu überwachenden Gasraum in Verbind-.nig steht, umschliesst. Der Hohlraum 2 enthält drei n*!en- . .inder angeordnete Ueberwachungselemente, von denen einej in der Figur dagestellt ist.

Jedes Ueberwachungselement besteht aus einem Druckfühler 4, einem Schalter 5 und uebertragungsmittel 6 (alle ungeschnitten dargestellt), welche die Länge des Druckfühlers 4 abtasten und den Schal . ' betätigen.

Ableitungen 7 dienen dazu, die Information über den Schaltzustand des Schalters 5 und Her beiden weiteren nicht dargestellten Schalter nach aussen zu leiten, wo sie von einem z.B. mittels einer Steckverbindung angeschlossenen Kabel 8 weitergeleitet werden.

Durch eine Abdeckhaube 9 ist der Dichtewächter gegen direkte Sonneneinstrahlung von oben sowie gegen unbeabsichtigtes Verdrehen einer Einstellschraube 13 geschützt.

Im Zusammenhang mit Fig. 2, die im wesentlichen, d.h. mit dem Unterschied, dass der Druckfühler 4 geschnitten dargestellt und ein die uebertragungsmittel 6 z.T. verdeckender Halterungsteil weggelassen ist, einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 1 darstellt, wird der Aufbau einzelner . Bestandteile im Detail erläutert.

Der Druckfühler 4 besteht aus einem Faltenbalg 10, welcher an seinem Ende durch eine Kappe 11 abgeschlossen ist und einer Spiralfeder 12, welche zwischen der Kappe 11 und einem mittels der Einstellschraube 13 in axialer Richtung verschiebbaren Ring 14 eingespannt ist. Das Innere des Druckfühlers 4 ist durch Dichtungen 15, 16 gegenüber dem ausserhalb desselben gelegenen Teil des Hohlraumes 2 gasdicht abgeschlossen.

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Die Uebertragungsmittel 6 enthalten einen U-förmig gebogenen Metallstreifen 17, an dessen einem Arm ein Bimetallstreifen 18 z.T. ungefähr anliegt und an dem derselbe an einem Befestigungspunkt 19 befestigt ist. Der Metallstreifen 17 ist mittels einer Feder 20 um eine Achse 21 drehbar gelagert, welche an einer am Schalter 5 montierten Halterung 22, deren vorderer Teil z.T. weggelassen ist, befestigt ist. " . -

Die Feder 20 wirkt derart auf den Metallstreifen 17 ein, dass der am Befestigungspunkt 19 mit demselben starr verbundene Bimetallstreifen 18 die Kappe 11 des Druckfühlers· k mit seinem freien Ende 23 berührt.

Der zweite Arm des Metallstreifens 17 betätigt gegebenenfalls den Schalter 5, indem er dessen Schaltorgan 24 nieder· drückt. . .

■Jede der drei Ueberwachungseinheiten soll eine der drei in Fig. 3 hervorgehobenen Dichtelinien a, b, c überwachen, d.h. der Schalter einer Ueberwachungseinheit soll betätigt werden, sobald die Gasdichte unter den von ihr zu überwachenden kritischen Wert sinkt. Dabei kann etwa bei Unterschreiten der höchsten der drei Dichten a eine Warnung ausgelöst, bei Unterschreiten der mittleren Dichte b das Betätigen von im überwachten Gasraum liegenden Schaltern unterbunden und bei Unterschreiten der niedrigsten Dichte c Alarm ausgelöst werden.

Im folgenden wird die Funktion eines Ueberwachungselements anhand von Fig. 2 und Fig. 3 erläutert:

Angenommen, die Temperatur sei konstant und betrage z.B. 2O⁰C₁ dann weist der Bimetallstreifen 18 des Ueberwachungselements eine bestimmte, dieser Temperatur entsprechende Durchbiegung auf und kann im übrigen als starr betrachtet

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werden. Falls die Dichte deutlich über der kritischen Dichte . liegt, berührt der Metallstreifen 17 das Scaaltorgan 24 des Schalters 5 nicht. Sinkt die Dichte, etwa durci; Leckage, ab, so sinkt auch der Druck und die Kappe 11 des Dru-";·; fühlers 4 bewegt sich unter der Einwirkung der Spiralfeder

12 nach unten. Die Kappe 11 drückt nun gegen das frei ^ Ende 23 des Bimetallstreifens 18, wodurch der Metalistreifen 17 um die Achse 21 gedreht wird. Bei Erreichen der kritischen Dichte drückt der Metallstreifen 17 das Schaltorgan 24 nach unten. Der Schalter des Ueberwachungselements wird also genau dann te · J' , wenn die Länge des zu demselben gehörigen Druckfühlers einen bestimmten Wert überschreitet, der durch die Schaltlinie s angedeutet ist.

Die kritische Dichte, d.h., die Dichte bei der der Schalter 5 betätigt wird, kann mit Hilfe der Einstellschraube

13 eingestellt werden: Je weiter die Einstellschraube 13 in das Innere des Druckfühlers 4 hineinragt, desto stärker muss die zwischen dem Ring 14 und der Kappe 11 eingespannte Spiralfeder 12 zusammengepresst werden, falls die Kappe 11 am Ende des Druckfühlers 4 die Schaltlinie s gerade nicht überschreiten soll, umso höher muss also der auf den Druckfühler 4 wirkende Druck und dementsprechend die Dichte des Gases im Gasraum sein. Die Einstellung der Druckfühler auf verschiedene kritische Dichten wird im Zusammenhang mit Fig. 4 weiter verdeutlicht.

Falls sich bei kritischer Dichte die Gastemperatur ändert, so ändert sich der derselben entsprechende kritische Druck wie in Fig. 3 dargestellt, und damit die Länge des Druckfühlers 4. Da der Schalter 5 unabhängig von der Temperatur bei kritischer Dichte betätigt werden soll, darf sich dabei die Stellung des Metallstreifens 17 nicht ändern, d.h. die temperaturabhängige Durchbiegung des Bimetallstreifens 18 muss die ausschliesslich von Temperaturschwankungen bedingten Längenänderungen des Druckfühlers 4 gerade ausgleichen.

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Da, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die Steigung der annähernd linearen Funktion, welche die Abhängigkeit des Drucks von der Temperatur bei konstanter Dichte beschreibt, von der Dichte abhängt, ist zur Erreichung einer präzisen Temperaturkompensation eine Abstimmung des Temperaturkompensationselements auf die jeweilige kritische Dichte bzw. die von ihr abhängige Steigung der Dichtelinie unumgänglich.

Die Abstimmung der Temperaturkompensation ist auf besonders einfache und wirtschaftliche Weise gelöst, indem die aktive Länge des Bimetallstreifens 18 zwischen dem Befestigungspunkt 19 und dem freien Ende 23, welcher die vertikale Auslenkung des freien Endes 23 ungefähr proportional ist, durch geeignete Wahl des Befestigungspunktes 19 auf dem geraden Abschnitt 25 des Metallstreifens 17 entsprechend bemessen ist. Die Verbindung zwischen dem Bimetallstreifen 18 und dem Metallstreifen 17 kann dabei sowohl auf irreversible Weise {z.B. durch Punktschweissen) als auch auf reversible Weise (z.B. durch Verschrauben) sehr leicht hergestellt werden. Es können für alle wählbaren kritischen Dichten gleiche Bimetallstreifen verwendet werden.

Fig. 4 zeigt anhand eines schematisch dargestellten Ausschnitts aus dem Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, in welchem die Druckfühler 4a, b, c und von den Uebertragungsmitteln jeweils nur die freien Enden 23a, b, c der

2·5 Bimetallstreifen dargestellt und die Schalter ganz weggelassen sind, die Stellung der drei Druckfühler, wenn die Dichte des zu überwachenden Gases der Dichte b in Fig. 2 entspricht, wobei das den Druckfühler a enthaltende Ueberwachungselement die Dichtelinie a überwacht, das den Druckfühler b enthaltende die Dichtelinie b und das den Druckfühler c enthaltende die Dichtelinie c.

Entsprechend dem weiter oben erläuterten ragt die Einstellschraube 13a des die höchste Dichte überwachenden üeberwa-

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chungselements am weitesten in das Innere des Druckfühlers 4a, die Einstellschraube 13c des die niedrigste Dichte überwachenden am wenigsten weit in das Innere des Druckfühifcrs 4c. Die Spiralfedern 12a, b, c sind wegen der Gleichh '· des auf sie wirkenden Drucks ungefähr gleich lang. Die Kappe 11a des Druckfühlers 4a hat die Schaltlinie s überschritten, die Kappe lic des Druckfühlers 4c erreicht sie nicht_} die Kappe 11b des Druckfühlers 4b erreicht sie gerade.

Claims

• · O ♦ ·

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Patentansprüche

Gerät zur Ueberwachung der Dichte eines Gases in einem Gasraum, mit einem Gehäuse (1), das einen Hohlraum (2) umschliesst, und mindestens einem Ueberwachungselement, das einen Druckfühler (4) von annähernd zylindrischer oder prismatischer Form, dessen Länge sich in Abhängigkeit vom Druck ändert, einen Schalter (5) und mindestens ein Temperaturkompensationselement einschliessenden Uebertragungsmitteln (6) z_u> Abtretung der Länge des Druckfühlers (4) und zur Betätigung des Schalters (5) enthält, wobei jeweils der Druckfühler (4) und der Schalter (5) mit dem Gehäuse (1) fest verbunden sind und das Temperaturkompensationselement im Hohlraum (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (2) durch eine Oeffnung (3) mit dem Gasraum verbunden ist und der Druckfühler (4) in den Hohlraum (2) hineinragt.

.. 2. .Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturkompensationselement als Bimetallstreifen (18) ausgebildet ist; der mit einem freien Ende (23) den Druckfühler (4) abtastet, und die Uebertragungsmittel (6) ' einen drehbar gelagerten Hebel enthalten, an dessen einem Arm der Bimetallstreifen (18) befestigt ist und der zwischen demselben und dem Schalter (5) angeordnet ist. "

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfühler (4) einen von einer Kappe (11) verschlossenen Faltenbalg (10) aufweist, welcher eine in Richtung der Achse des Druckfühlers (4) verschiebbare Scheibe oder einen Ring (14) enthält und eine zwischen der Kappe (11) und der .„Scheibe bzw. dem Ring (14) eingespannte Spiralfeder (12).

COPY

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4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der den Bimetallstreifen (18) tragende Hebel als Metallstreifen (17) ausgebildet ist, welcher an seinem dem Bimetallstreifen (18) tragenden Ende einen geraden Abschnitt

(25) aufweist, an dem ein Teil desselben ungefähr anliegt und an dem derselbe an einem Befestigungspunkt (19) befestigt ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bimetallstreifen (18) durch Punktschweissen am Metallstreifen (17) befestigt ^t.

6. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Bimetallstreifen (18) und dem Metallstreifen (17) eine Schraubverbindung ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei Üeberwachungselemente aufweist.

GADORfGINAL