DE69300752T2 - Nachweis- und Signalisierungsvorrichtung eines Fehlerstroms in einem Überspannungsableiter oder einem Isolator. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung und Signalisierung eines Fehlerstroms in einem Blitzableiter oder einem Isolator. Sie ist insbesondere auf die Überwachung von Freileitungen für Mittel- und Hochspannung anwendbar. Sie betrifft alle Arten von Isolatoren und auch alle Arten von Blitzableitern, ob sie nun unmittelbar zwischen Phase und Erde oder in Reihe mit einem Luftspalt zwischen Phase und Erde liegen. Die Isolatoren können aus Glas, Keramik oder Verbundmaterial bestehen. Die Blitzableiter können eine keramische oder Verbundmaterialhülle aufweisen, beispielsweise wie in den europäischen Patenten 0 304 690 und EP 0 397 163 beschrieben.
• Es besteht das Problem, einem Inspektor die Tatsache deutlich sichtbar zu machen, daß der Blitzableiter oder Isolator von einem Leckstrom durchquert wird, der ein Gleichstrom oder ein Netzwechselstrom ist und dessen Wert beispielsweise mindestens die Größenordnung von 1 A besitzt. Die Erfassungsvorrichtung muß zusätzlich gegenüber Stromstößen aufgrund des Blitzes unempfindlich sein, die eine sehr hohe Amplitude (mehrere -zig kA), aber eine extrem kurze Dauer (in der Größenordnung einer Mikrosekunde) besitzen und für die der Blitzableiter unter anderen ausgelegt ist.
• Aus der französischen Patentanmeldung FR-A-2 652 457 ist ein Blitzableiter mit einer visuellen Fehleranzeige bekannt. Man nutzt die Tatsache aus, daß die Hülle des Blitzableiters sich unter dem Druck der Gase aufbläht, die sich bei einem inneren Kurzschluß des Blitzableiters bilden. Eine verformbare Spange, die diese Hülle umgibt, wird unter der Wirkung dieser Aufblähung abgesprengt.
• Eine solche Anzeige hat den Nachteil, daß sie nur für Leckströme von mehreren hundert Ampère wirksam ist, die zu merkbaren Aufblähungen führen. Es fehlt also die Empfindlichkeit.
• Weiter ist aus der französischen Patentanmeldung FR- A-2 603 418 eine Anzeige für die Signalisierung des Kurzschlusses in einem Blitzableiter bekannt, die ein farbiges und elastisch verformbares Band enthält, das durch einen Riegelmechanismus an der Basis des Blitzableiters lösbar festgehalten wird. Der Riegel ist einem elektrischen Filter im Inneren des Blitzableiters zugeordnet, das unter der Wirkung eines Leckstroms einen Draht schmelzen läßt, der den Riegel freigibt. Das farbige Band springt dann aus dem Blitzableiter heraus.
• Ein Nachteil einer solchen Anzeige besteht darin, daß sie nicht bei Leckströmen in der Größenordnung von 1 A anspricht und daß an ihren Klemmen eine elektrische Spannung erzeugt wird, die im Fall eines Stromstoßes aufgrund des Blitzes das Schutzniveau verändert, für das der Blitzableiter ausgelegt ist.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine genauere Schutzvorrichtung als die bekannten Schutzvorrichtungen anzugeben, die unter der Wirkung eines Leckstroms relativ geringer Stärke von z.B. 1 A oder mehr, bei Gleichstrom oder Netzwechselstrom (48 bis 62 Hz) und unabhängig vom Wert der an den Blitzableiter angelegten Spannung und unabhängig vom Blitzableitertyp anspricht.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erfassung und Signalisierung eines Leckstroms in einem Blitzableiter oder Isolator, wobei der Leckstrom ein Gleichstrom oder ein Netzwechselstrom ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einem Gehäuse, das ein elektrisch an eine Endarmatur des Blitzableiters oder Isolators angeschlossenes Metallteil inkorporiert und ein zerbrechliches Fenster besitzt, folgende Elemente aufweist:
• - einen Transformator für den Strom, dessen Primärteil von dem Metallteil gebildet wird und dessen Sekundärteil an eine Begrenzerschaltung angeschlossen ist, um die Stromimpulse bei Überspannungen aufgrund insbesondere von Blitzeinschlägen wirkungslos zu machen,
• - einen Heizwiderstand, der von dem Transformator gespeist wird und einen Zünder für eine pyrotechnische Substanz bildet, in die der Widerstand eingebettet ist und die das zerbrechliche Fenster zum Brechen bringen soll.
• Gemäß einer Ausführungsform ist das Mittel zur Sichtbarmachung ein farbiges Band oder eine beschwerte farbige Fahne, die aus einem ggf. feuerhemmenden Material besteht.
• Gemäß einer Variante gehört das Metallteil zur Endarmatur des Blitzableiters oder Isolators.
• In allen Ausführungsformen können der Widerstand und die pyrotechnische Substanz so gewählt werden, daß die Vorrichtung bei einem Leckstrom in der Größenordnung von 1 A auslöst, der während mindestens 10 ms andauert.
• Gemäß einer Ausführungsform ist ein System zum Zählen der Stromimpulse vorgesehen, das parallel zur Begrenzerschaltung angeschlossen ist.
• Andere Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor.
• Figur 1 zeigt schematisch einen Blitzableiter mit seiner Vorrichtung zur Erfassung und sichtbaren Signalisierung nach der Auslösung.
• Figur 2 zeigt eine elektrische Schaltung der wesentlichen Elemente einer Vorrichtung zur Erfassung und Signalisierung gemäß der Erfindung.
• Die Figuren 3 und 4 zeigen schematisch im Schnitt von vorne bzw. von oben die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung und Signalisierung vor der Auslösung.
• Figur 5 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Figur 3, bei der die Vorrichtung zur Erfassung und Signalisierung ausgelöst hat, d.h. nach dem Auftreten eines Leckstroms.
• In Figur 1 sieht man einen Blitzableiter 1, dessen eine Endarmatur einen metallischen Gewindestab 2 enthält. Auf diesen Stab ist ein dichtes Gehäuse 10 aus Kunststoffmaterialien aufgesteckt, aufspritzt oder aufgeklebt. Dieses Gehäuse ist im einzelnen im Schnitt in den Figuren 3 und 4 zu sehen. Das Gehäuse 10 ist auf dem Stab 2 mittels Muttern 3 festgeschraubt. Es enthält ein zerbrechliches Fenster 9, beispielsweise eine Wand, deren Ränder geschwächt sind, so daß es unter der Wirkung eines Überdrucks im Inneren des Gehäuses 10 ausgestoßen wird.
• Das Gehäuse 10 besitzt im Inneren einen Kamin 4, durch den der Stab 2 verläuft und der von einem Magnetring 5 umgeben ist, auf den einige Windungen 6 einer Sekundärwicklung eines Stromtransformators 7 aufgewickelt sind. Die Primärwicklung wird vom Stab 2 gebildet. Die Klemmen 8 der Sekundärwicklung des Transformators 7 sind an den Eingang einer Schaltung 20 angeschlossen, deren Schaltbild in Figur 2 dargestellt ist. Diese Schaltung enthält einen Begrenzer 21, der entweder aus einem Varistor, oder aus einer Zener- Diode oder einer Funkenstrecke und parallel dazu einem Widerstand 22 besteht, der in eine pyrotechnische Substanz 23 eingebettet ist. Man kann parallel zum Begrenzer 21 ein Impulszählsystem vorsehen.
• Wenn ein Leckstrom als Gleichstrom oder mit Netzfrequenz den Blitzableiter 1 und damit den Stab 2 durchquert, wird ein Strom in den Windungen 6 (gemäß dem für den Transformator 7 gewählten Übersetzungsverhältnis) erzeugt, der den elektrischen Widerstand 22 speist. Wenn die Temperatur dieses Widerstands den gewählten kritischen Wert erreicht, explodiert die pyrotechnische Substanz und erzeugt einen Überdruck im Gehäuse 10, der das zerbrechliche Fenster 9 ausstößt.
• Bei einem Stoß aufgrund eines Blitzschlags ergibt sich im Stab 2 während einer sehr kurzen Zeit ein Stromimpuls in der Größenordnung von einigen hundert bis zu einigen tausend Ampère. Das Potential an den Klemmen des Widerstands 22 steigt dann derart an, daß die Begrenzerschaltung 21 wirksam wird und einen großen Teil des Stroms ableitet. Es erfolgt dann keine Auslösung der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung.
• Die verschiedenen Parameter der Schaltung in Figur 2 sind so gewählt, daß man eine Leckstrom von 1 A erfassen kann, sofern er mindestens während 10 ms andauert.
• Gemäß der dargestellten Ausführungsform wird die Auslösung für einen Inspektor, der sich am Fuß des den Blitzableiter 1 tragenden Mastes befindet, dadurch erleichtert, daß in dem Gehäuse 10 ein farbiges Band oder eine farbige Fahne aus feuerhemmendem Material mit einem Ballastgewicht 31 am Ende vorgesehen ist. Dieses Band wird dann ebenfalls mit dem Fenster 9 bei der Auslösung ausgeworfen.
• Figur 5 zeigt das Gehäuse 10 nach der Auslösung.
• Natürlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Der Blitzableiter kann durch einen Isolator ersetzt sein. Der Stab 2 kann durch ein Metallteil mit einer anderen Form ersetzt sein, solange dieses nur elektrisch mit der Endarmatur des Blitzableiters oder Isolators verbunden ist.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Erfassung und Signalisierung eines Leckstroms in einem Blitzableiter oder Isolator, wobei der Leckstrom ein Gleichstrom oder ein Netzwechselstrom ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einem Gehäuse (10), das ein elektrisch an eine Endarmatur (1) des Blitzableiters oder Isolators angeschlossenes Metallteil (2) inkorporiert und ein zerbrechliches Fenster (9) besitzt, folgende Elemente enthält:

- einen Transformator (7) für den Strom, dessen Primärteil von dem Metallteil (2) gebildet wird und dessen Sekundärteil an eine Begrenzerschaltung (21) angeschlossen ist, um die Stromimpulse bei Überspannungen aufgrund insbesondere von Blitzeinschlägen wirkungslos zu machen,

- einen Heizwiderstand (22), der von dem Transformator (7) gespeist wird und einen Zünder für eine pyrotechnische Substanz (23) bildet, in die der Widerstand eingebettet ist und die das zerbrechliche Fenster (9) zum Brechen bringen soll.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Gehäuse außerdem ein Signalisierungsmittel (30) enthält, das durch das zerbrechende Fenster ausgestoßen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalisierungsmittel ein farbiges Band oder eine farbige Fahne mit einem Ballast ist, ggf. aus feuerhemmenden Material.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (2) integrierender Bestandteil der Endarmatur des Blitzableiters oder Isolators ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter ein System zum Zählen der Stromimpulse besitzt, das parallel zur Begrenzerschaltung angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand und die pyrotechnische Substanz so bemessen sind, daß die Vorrichtung bei einem Leckstrom in der Größenordnung von 1 A auslöst, sofern dieser während mindestens 10 ms andauert.