DE3702009C2

DE3702009C2 - Device for monitoring the vacuum of a vacuum interrupter

Info

Publication number: DE3702009C2
Application number: DE19873702009
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dr Ing Reinhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-01-22
Filing date: 1987-01-22
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2007-01-23
Also published as: DE3702009A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Vakuums im Inneren einer Vakuumschaltröhre, bei der eine Auswertungsschaltung mit einer von außen zugänglichen Anschlußstelle eines im Inneren der Vakuumschaltröhre befindlichen Dampfschirmes verbunden ist und die Auswertungsschaltung mit dem Potential des Dampfschirmes oder mit einer hiervon abgeleiteten Größe beaufschlagt ist.The invention relates to a device for monitoring the Vacuum inside a vacuum interrupter, in which one Evaluation circuit with an externally accessible Connection point one inside the vacuum interrupter steam screen is connected and the Evaluation circuit with the potential of the steam shield or with a quantity derived from it.

Eine Einrichtung dieser Art ist durch die DE 27 43 755 C2 bekannt geworden. Diese hat die Eigenschaft, daß eine Fehlermeldung sowohl im geschlossenen als auch im geöffneten Zustand der Schaltkontakte des Vakuumschalters erfolgt. Erforderlich ist jedoch ein sorgfältiger Abgleich einer Brückenschaltung, die einen Kondensator und einen Widerstand entsprechend dem Leckwiderstand und der Streukapazität enthält.A device of this type is described in DE 27 43 755 C2 known. This has the property that a Error message both in the closed and in the open State of the switching contacts of the vacuum switch. However, a careful comparison of one is necessary Bridge circuit that includes a capacitor and a resistor according to the leak resistance and the stray capacity contains.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Potential des Dampfschirmes einer zu überwachenden Vakuumschaltröhre durch den Bedarf der Auswertungsschaltung an Steuerenergie möglichst gering zu belasten und dadurch die Empfindlichkeit der Überwachung zu steigern.The invention has for its object the potential of Steam shield of a vacuum interrupter to be monitored through the need of the evaluation circuit for control energy load as little as possible and thereby the sensitivity to increase surveillance.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein von dem Potential des Dampfschirmes mittels eines Koppelkondensators abgeleitetes Signal und ein von der Betriebsspannung der Vakuumschaltröhre gleichfalls mittels eines Kondensators abgeleitetes und über eine Einstellvorrichtung geführtes Hilfssignal an eine Subtraktionsschaltung angelegt sind, deren Ausgang mit der Auswertungsschaltung verbunden ist. Auf diese Weise läßt sich am Eingang der Auswertungsschaltung das Signal im ungestörten Zustand auf ein Minimum einstellen. Jede Abweichung hiervon ist als Anzeichen eines verschlechterten Vakuums leicht zu erkennen.According to the invention, this object is achieved in that one of the potential of the steam screen by means of a Coupling capacitor derived signal and one of the Operating voltage of the vacuum interrupter also by means of derived from a capacitor and via a Setting device led auxiliary signal to a Subtraction circuit are created, the output of which with Evaluation circuit is connected. In this way at the input of the evaluation circuit the signal in the undisturbed Set condition to a minimum. Any deviation from this is easy to show as a sign of deteriorating vacuum detect.

Die vorstehend erläuterte Einrichtung kann auch in der Weise modifiziert sein, daß zwischen den Koppelkondensator und die Subtraktionsschaltung ein Ladungsverstärker geschaltet ist und daß der Kondensator für das Hilfssignal als kapazitiver Spannungsteiler ausgebildet ist. Ladungsverstärker sind handelsübliche Geräte, die beispielsweise zur Messung von Potentialänderungen an piezoelektrischen Meßwertumformern eingesetzt werden. Sie verfügen über die Voraussetzungen zur unmittelbaren Messung des Dampfschirmpotentials. Da somit am Ausgang der Subtraktionsschaltung bereits ein verstärktes Differenzsignal vorliegt, werden an die nachfolgende Auswertungsschaltung geringere Anforderungen als in den anderen erwähnten Ausführungsformen der Erfindung gestellt.The device explained above can also be used in this way be modified that between the coupling capacitor and the Subtraction circuit is connected to a charge amplifier and that the capacitor for the auxiliary signal as a capacitive Voltage divider is formed. Are charge amplifiers commercially available devices, for example for measuring Potential changes in piezoelectric transducers be used. You have the prerequisites for immediate measurement of the steam shield potential. Since on Output of the subtraction circuit already an amplified Differential signal is present to the following Evaluation circuit lower requirements than in the other mentioned embodiments of the invention.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist für jeden Pol eines mehrpoligen Vakuumschaltgerätes gesondert anwendbar, wobei die einzelnen Auswertungsschaltungen keiner gegenseitigen Beeinflussung unterliegen. Dies ist von Vorteil gegenüber einer Vakuumüberwachung etwa gemäß der EP-B-0 079 181, bei der von dem Umladungsvorgang eines Dampfschirmes herrührende elektromagnetische Wellen durch eine Antenne aufgenommen und dann ausgewertet werden.The device according to the invention is one for each pole Multi-pole vacuum switching device can be used separately, whereby the individual evaluation circuits are not mutual Subject to influence. This is an advantage over vacuum monitoring, for example in accordance with EP-B-0 079 181 the one resulting from the reloading process of a vapor screen electromagnetic waves picked up by an antenna and then be evaluated.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below with reference to the figures illustrated embodiments explained in more detail. Show it

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine Vakuumschaltröhre mit einer Einrichtung zur Überwachung des Vakuums mittels einer Subtraktionsschaltung, der ein von dem Dampfschirm der Vakuumschaltröhre abgeleitetes Signal zugeführt wird, Fig. 1 is a schematic view of a vacuum interrupter with a device for monitoring the vacuum by means of a subtraction circuit, which is supplied to a signal derived from the vapor shield of the vacuum interrupter signal,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung unter zusätzlicher Verwendung eines Ladungsverstärkers. Fig. 2 shows another embodiment in a schematic representation with the additional use of a charge amplifier.

Eine Vakuumschaltröhre 1 gemäß der Fig. 1 besitzt einen oberen Anschlußbolzen 2 sowie einen unteren Anschlußbolzen 3. Mit jedem dieser Anschlußbolzen ist ein gestrichelt angedeuteter Schaltkontakt verbunden, wobei der eine dieser Schaltkontakte mittels des zugehörigen Anschlußbolzens und einer geeigneten vakuumdichten Durchführung relativ zu dem anderen Schaltkontakt bewegbar ist. Das Gehäuse 4 der Vakuumschaltröhre 1 besteht aus zwei über einen Zwischenflansch 5 miteinander verbundenen isolierenden Gehäuseteilen und enthält einen Dampfschirm 6, der mittels des Zwischenflansches 5 konzentrisch zu der Längsachse der Kontaktanordnung befestigt und leitend mit dem Zwischenflansch 5 verbunden ist. Somit besteht die Möglichkeit, das elektrische Potential des Dampfschirmes 6 meßtechnisch zu erfassen.A vacuum interrupter 1 according to FIG. 1 has an upper connecting pin 2 and a lower connecting pin 3 . A switching contact, indicated by dashed lines, is connected to each of these connecting bolts, one of these switching contacts being movable relative to the other switching contact by means of the associated connecting bolt and a suitable vacuum-tight bushing. The housing 4 of the vacuum interrupter 1 consists of two insulating housing parts which are connected to one another via an intermediate flange 5 and contains a vapor shield 6 which is fastened concentrically to the longitudinal axis of the contact arrangement by means of the intermediate flange 5 and is conductively connected to the intermediate flange 5 . It is thus possible to measure the electrical potential of the steam shield 6 by measurement.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 ist eine Subtraktionsschaltung in Gestalt eines Differenzverstärkers 13 vorgesehen, dem ein von dem Dampfschirm 6 mittels des Koppelkondensators 7 abgeleitetes Signal sowie ein weiteres Signal zugeführt wird, das von dem oberen Anschlußbolzen 2 der Vakuumschaltröhre 1 gleichfalls mittels eines Koppelkondensators 11 und einer Einstellvorrichtung 12 gewonnen wird. Auf diese Weise wird der betriebsfrequente Anteil des mittels des Koppelkondensators 7 abgegriffenen Signals kompensiert, so daß am Eingang einer Auswertungsschaltung 10 bei richtig abgeglichener Einstellvorrichtung 12 ein minimales Signal ansteht, wenn die Vakuumschaltröhre 1 ein ordnungsgemäßes Vakuum aufweist. Ein zum Eingang der Auswertungsschaltung 10 gelangendes Signal stellt somit einen Hinweis darauf dar, daß sich das Potential des Dampfschirmes 6 aufgrund von Umladungsvorgängen sprunghaft ändert, weil sich das Vakuum im Inneren des Gehäuses 4 verschlechtert hat. Um eine geeignete Veranlassung zu bewirken, kann die Auswertungsschaltung 10 mit einem oder mehreren Schaltkontakten für Hilfsstromkreise ausgestattet sein, um beispielsweise ein Warnsignal abzugeben oder eine Betätigung der Vakuumschaltröhre 1 durch Sperrung ihres Antriebes zu verhindern. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Vakuumschaltröhre 1 Bestandteil eines Schaltgerätes, beispielsweise eines 3-poligen Leistungsschalters oder Schützes ist.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, a subtraction circuit in the form of a differential amplifier 13 is provided, to which a signal derived from the vapor shield 6 by means of the coupling capacitor 7 and a further signal are fed, which is likewise supplied by the upper connecting bolt 2 of the vacuum interrupter 1 by means of a coupling capacitor 11 and an adjusting device 12 is obtained. In this way, the operating frequency component of the signal tapped by means of the coupling capacitor 7 is compensated for, so that a minimal signal is present at the input of an evaluation circuit 10 when the adjusting device 12 is properly balanced when the vacuum interrupter 1 has a proper vacuum. A signal reaching the input of the evaluation circuit 10 thus represents an indication that the potential of the vapor shield 6 changes suddenly due to recharging processes because the vacuum inside the housing 4 has deteriorated. In order to provide a suitable reason, the evaluation circuit 10 can be equipped with one or more switching contacts for auxiliary circuits, for example in order to emit a warning signal or to prevent actuation of the vacuum interrupter 1 by blocking its drive. It is assumed that the vacuum interrupter 1 is part of a switching device, for example a 3-pole circuit breaker or contactor.

Bei einem der Fig. 1 prinzipiell ähnlichem Aufbau ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 zwischen den Koppelkondensator 7 und den Differenzverstärker 13 ein Ladungsverstärker 15 geschaltet. Es handelt sich dabei um ein handelsübliches Meßgerät, wie es beispielsweise zur Auswertung der Signale piezoelektrischer Meßwertumformer eingesetzt wird. Ein solcher Verstärker besitzt einen außerordentlich hohen Eingangswiderstand und belastet daher den Dampfschirm 6 in besonders geringem Maß. Das dem Differenzverstärker 13 zuzuführende Vergleichssignal wird mit Hilfe eines kapazitiven Teilers 14 gewonnen. Zwischen diesen Teiler und den zugehörigen Eingang des Differenzverstärkers 13 kann eine Einstellvorrichtung bzw. ein einstellbares Filter geschaltet sein, wie durch das gestrichelt gezeigte Gerät 16 angedeutet ist. Die Ausgangsgröße des Differenzverstärkers 13 wird in der schon beschriebenen Weise ausgewertet.In one of Fig. 1 in principle similar construction is connected in a charge amplifier 15 in the embodiment according to the Fig. 2 between the coupling capacitor 7 and the differential amplifier 13. It is a commercially available measuring device, such as that used for evaluating the signals of piezoelectric transducers. Such an amplifier has an extraordinarily high input resistance and therefore loads the vapor shield 6 to a particularly low degree. The comparison signal to be supplied to the differential amplifier 13 is obtained with the aid of a capacitive divider 14 . An adjusting device or an adjustable filter can be connected between this divider and the associated input of the differential amplifier 13 , as indicated by the device 16 shown in broken lines. The output variable of the differential amplifier 13 is evaluated in the manner already described.

Claims

1. Device for monitoring the vacuum inside a vacuum interrupter ( 1 ), in which an evaluation circuit ( 10 ) is connected to an externally accessible connection point ( 5 ) of a vapor shield ( 6 ) located inside the vacuum interrupter ( 1 ) and the evaluation circuit ( 10 ) with the potential of the steam shield ( 6 ) or with a variable derived therefrom, characterized in that a signal derived from the potential of the steam shield ( 6 ) by means of a coupling capacitor ( 7 ) and a from the operating voltage of the vacuum interrupter ( 1 ) likewise auxiliary signal derived by means of a capacitor ( 11 ) and guided via an adjusting device ( 12 ) are applied to a subtraction circuit ( 13 ), the output of which is connected to the evaluation circuit ( 10 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that between the coupling capacitor ( 7 ) and the subtraction circuit ( 13 ), a charge amplifier ( 15 ) is connected and that the capacitor for the auxiliary signal is designed as a capacitive voltage divider ( 14 ).