DE4410651A1

DE4410651A1 - Rupture disk for gas-insulated metal-cased HV plant

Info

Publication number: DE4410651A1
Application number: DE19944410651
Authority: DE
Inventors: Ottmar Prof Dr Ing Mueller
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1994-03-26
Filing date: 1994-03-26
Publication date: 1995-09-28

Abstract

A safety disk (12) of the rupture type for a gas-insulated metal-cased high voltage plant is formed as a trip membrane, bowed inwards at rated pressure. When the pressure exceeds this rating, the disk suddenly buckles outwards. It is fastened within a circular flange (13). Outside the disk is a sensor (15, 16) which detects the buckling. The sensor is a switch which is triggered by the disk, the current supply then being broken. The disk has break-off points made by scratches.

Description

Die Erfindung betrifft eine Berstscheibe für eine gasisolierte, metallgekapselte Hochspannungsanlage.The invention relates to a rupture disc for a gas-insulated, metal-enclosed high-voltage system.

Aufgrund von Störlichbögen kann sich der Druck in einer gasiso lierten, metallgekapselten Hochspannungsanlage insbesondere in Dünnblechausführung soweit erhöhen, daß die Kapselungen zerstört oder zumindest beschädigt werden. Neben Maßnahmen zu einer früh zeitigen Ausschaltung des Lichtbogens sind auch Berstelemente bekannt geworden, die bei einem vorbestimmten Druck auf defi nierte Weise brechen.Due to arc faults, the pressure in a gasiso gelled, metal-encapsulated high-voltage system in particular Increase the thin sheet design so far that the encapsulations are destroyed or at least be damaged. In addition to taking action early Switching off the arc early are also bursting elements become known, which at a predetermined pressure on defi broken way.

Bekannt sind starre Membranen aus sprödem Material, vorzugsweise aus Graphit, die bei festgelegtem Druck bersten. Es sind auch Blechmembranen aus Kupfer oder X-Stahl mit einer Rille zur För derung des Reißens oder Berstens bekannt geworden, um eine schleichende Ausweitung, d. h. ein undefiniertes Bersten, zu vermeiden.Rigid membranes made of brittle material are known, preferably made of graphite that burst at a specified pressure. They are too Sheet metal membranes made of copper or X-steel with a groove for conveying change in tearing or bursting to become known creeping expansion, d. H. an undefined burst, too avoid.

Es ist bekannt, daß insbesondere bei Hochspannungsanlagen, deren Kapselung schaltschrankartig ausgebildet ist, sich ebene Blech wandbereiche bei zu hohen Überdrücken ausbeulen. Dieser Ausbeul vorgang kann dazu benutzt werden, einen Bügel zum Kippen zu bringen, der eine Hebelwirkung auf einen Auslöser ausübt, mit dem ohne Hilfsenergie ein Erdungsschalter betätigt wird. Diese schleichende Ausbeulung dauert lange und ist wenig definiert.It is known that especially in high-voltage systems, the Enclosure is designed like a control cabinet, flat sheet Bulge wall areas when excess pressure is too high. That dent process can be used to tilt a bracket bring that leverages a trigger with to which an earthing switch is operated without auxiliary energy. These creeping bulge takes a long time and is poorly defined.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Berstscheibe der eingangs ge nannten Art zu schaffen, die insbesondere bei einem definierten Druck birst und deren Bewegung ausgenutzt werden kann, stromun terbrechende oder erdende Schaltkontakte direkt oder über ent sprechende Hebel zu betätigen.The object of the invention is a rupture disc of the ge named type to create, especially in a defined Pressure bursts and its movement can be exploited, stromun Breaking or earthing switch contacts directly or via ent to operate speaking levers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Berstscheibe als in Innenrichtung vorgewölbte Kippmembran ausge bildet ist, die sich bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes schlagartig nach außen ausbeult.This object is achieved in that the The rupture disc is designed as a tilting membrane that bulges inwards is formed when a predetermined pressure is reached suddenly bulged outwards.

Die Berstscheibe besitzt somit einen ersten stabilen Zustand, in dem sie nach innen gewölbt ist, eine Totpunktlage und einen zweiten stabilen Zustand, in dem die Berstscheibe nach außen ge wölbt ist. Damit wirkt die Berstscheibe als Schnappscheibe, die dann bei weiter ansteigendem Druck auch aufgrund von durch An ritzen hergestellten Sollbruchstellen aufbrechen kann.The rupture disc thus has a first stable state, in to which it is arched inwards, a dead center position and one second stable state in which the rupture disc ge out bulges. The rupture disc thus acts as a snap disc then with increasing pressure also due to by An can break open predetermined breaking points.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung befindet sich au ßerhalb der Berstscheibe ein Sensor, der das Auskippen bzw. Um schnappen nach außen detektiert. Dieser Sensor kann ein Schalter sein der von der Berstscheibe betätigt wird oder es kann an der Berstscheibe auch ein Hebelgestänge vorgesehen sein, welches einen Schalter direkt oder einen Auslöser betätigt.In a further embodiment of the invention, au Outside the rupture disc there is a sensor that detects the tipping or turning snapping detected outside. This sensor can be a switch be operated by the rupture disc or it can be on the Rupture disc can also be provided a lever linkage, which actuated a switch directly or a trigger.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung dargestellt ist, sollen die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Based on the drawing, in which an embodiment of the inven is shown, the invention is to be explained in more detail and to be discribed.

Es zeigt die einzige Figur eine Schnittansicht durch eine Me tallkapselung mit einer erfindungsgemäßen Berstscheibe. The only figure shows a sectional view through a me tall encapsulation with a rupture disc according to the invention.

Eine Metallkapselung 10 aus dünnwandigem Blech, die rohrförmig oder schaltschrankartig ausgebildet ist, besitzt eine Durchbre chung 11, die mit einer Berstscheibe 12 verschlossen ist, wobei die Berstscheibe 12 mittels Flanschen 13 in der Öffnung 11 fi xiert ist. Die Berstscheibe 12 ist aus Metallblech, vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Kapselung 10.A metal encapsulation 10 made of thin-walled sheet metal, which is tubular or control cabinet-like, has a breakthrough 11 , which is closed with a rupture disk 12 , the rupture disk 12 being fi xed in the opening 11 by means of flanges 13 . The rupture disk 12 is made of sheet metal, preferably of the same material as the encapsulation 10 .

Die Berstscheibe 12 ist im Querschnitt kreisförmig und ins In nere der Kapselung 10 um einen Betrag f ausgebeult. Dies ist eine sog. erste stabile Lage, die die Berstscheibe 12 einnimmt.The rupture disk 12 is circular in cross section and bulges into the interior of the encapsulation 10 by an amount f. This is a so-called first stable position that the rupture disk 12 occupies.

Wenn aufgrund eines Störlichtbogens innerhalb der Kapselung 10 die Kippbelastung für die Berstscheibe 12 überschritten ist, dann schnappt die Berstscheibe 12 nach außen um und erreicht die strichliert dargestellte Lage 14.If, due to an arcing fault within the encapsulation 10, the tipping load for the rupture disk 12 is exceeded, the rupture disk 12 snaps outward and reaches the position 14 shown in broken lines.

Die Ausbeulung ist ein Kippvorgang und läuft ohne Zusatzvorrich tungen ab. Dabei ist eine definierte, dem Druck innerhalb der Kapselung 10 entsprechende Fläche für die Berstscheibe 12 defi niert, wobei die Dicke der Berstscheibe - angepaßt an die Dicke der Kapselung 10 - so bemessen ist, daß sie bei einem bestimmten ersten Druck ausbeult und bei weiterem Ansteigen des Druckes auch aufreißt. Damit das Aufreißen definiert erfolgen kann, kön nen Vorprägungen, Anritzungen oder Sollbruchstellen vorgesehen sein. Die Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien sind in bevor zugter Weise sternförmig von der Mitte der Berstscheibe 12 aus angeordnet; sie können auch in Form von konzentrischen Kreisen vorgesehen sein.The bulge is a tipping process and runs without additional devices. Here, a defined, the pressure within the encapsulation 10 corresponding area for the rupture disc 12 is defined, the thickness of the rupture disc - adapted to the thickness of the encapsulation 10 - dimensioned such that it bulges at a certain first pressure and with further increase of the pressure also rips open. In order for the tearing to take place in a defined manner, knockouts, scoring or predetermined breaking points can be provided. The predetermined breaking points or predetermined breaking lines are arranged in a star-like manner from the center of the rupture disk 12 ; they can also be provided in the form of concentric circles.

Von weiterer Bedeutung ist die Krümmung der Berstscheibe 12, d. h. die Ausbiegung im ersten stabilen Zustand, die abhängig ist von dem normalen Innendruck und darüber hinaus auch von dem An sprechdruck.Of further importance is the curvature of the rupture disk 12 , ie the deflection in the first stable state, which is dependent on the normal internal pressure and also on the response pressure.

Wenn dieser Ansprechdruck erreicht ist, dann schnappt die Berst scheibe um, was schlagartig erfolgt, so daß ein schleichendes Ausbeulen vermieden ist. When this response pressure is reached, the burst will snap discard what happens suddenly, so that a creeping Bulging is avoided.

Außerhalb der Berstscheibe, im Bewegungsbereich derselben befin det sich der Stößel 15 eines Druckstößelschalters 16, der beim Ausbeulen einen Schaltkreis schließt, so daß eine Auswerteein richtung 17 Signale abgeben kann. Diese Signale können dazu die nen, einen Auslöser zu betätigen, so daß der Störlichtbogen als Ursache der Druckerhöhung abgeschaltet bzw. geshuntet wird; es besteht auch die Möglichkeit mittels des Auslösers 17 einen Er dungsschalter zu betätigen, so daß die stromführenden Leiter mit der geerdeten Metallkapselung verbunden werden. Je nach Ausge staltung der Berstscheibe 12 kann anstatt eines Schalters 16 auch ein Hebelgestänge vorgesehen sein, mit dem ein Erdungs schalter zu betätigen ist. Wie sich bei Berechnungen herausge stellt hat, ist die Betätigungskraft eines solchen Auslösers durch die Berstscheibe ausreichend hoch.Outside the rupture disc, in the range of motion thereof, the plunger 15 of a pressure plunger switch 16 , which closes a circuit when bulging, so that an evaluation device 17 can emit signals. These signals can also be used to actuate a trigger so that the arcing fault is switched off or shunted as the cause of the pressure increase; there is also the possibility by means of the trigger 17 to actuate an earthing switch so that the current-carrying conductors are connected to the grounded metal encapsulation. Depending on the design of the rupture disc 12 , a lever linkage can also be provided instead of a switch 16 with which an earthing switch is to be actuated. As has been found in calculations, the actuating force of such a trigger through the rupture disc is sufficiently high.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine erste Berstscheibe vorgesehen sein, mit der lediglich ein Schalter be tätigt wird, beispielsweise die Berstscheibe 12 mit dem Schalter 16; es besteht dann weiterhin auch die Möglichkeit eine zweite Berstscheibe vorzusehen, die dann definitiv ausbricht und eine Druckentlastung bewirkt.In a further advantageous embodiment, a first rupture disk can be provided with which only one switch is actuated, for example the rupture disk 12 with the switch 16 ; there is then also the possibility of providing a second rupture disc, which then definitely breaks out and brings about pressure relief.

Claims

1. rupture disc for a gas-insulated metal-enclosed high-voltage system, characterized in that the rupture disc ( 12 ) is designed as a bulging tilting membrane at the nominal pressure in the interior, which bulges suddenly outwards when a predetermined pressure is reached compared to the nominal pressure.

2. Rupture disc according to claim 1, characterized in that it is fastened in a round flange ( 13 ).

3. rupture disc according to claim 1 or 2, characterized in that outside the rupture disc ( 12 ) a sensor ( 15 , 16 ) is provided which detects the dumping.

4. rupture disc according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 16 ) is a switch which is actuated by the rupture disc in the tilted-out state.

5. rupture disc according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the rupture disc predetermined breaking points by An shows cracks.