DK3195341T3 - Kortslutterindretning, navnlig til beskyttelse mod parasitiske lysbuer i lav- og mellemspændingssystemer - Google Patents

Description

Den foreliggende opfindelse angår en kortslutterindretning, navnlig til beskyttelse mod parasitiske lysbuer i lav- og mellemspændingsanlæg, bestående af et flerdelt hus, som rummer en stationær og en bevægelig elektrode, hvorved elektroderne ved hjælp af et offerelement holdes på afstand af hinanden i et hus, et mekanisk forspændingselement, der påvirker den bevægelige elektrode og tilvejebringer en kraftvektor i retning af den stationære elektrode, og som befinder sig inden i en hoveddel af huset, mindst en ventilations- og trykudligningskanal, såvel som midler til aktivering af offerelementet således, at elektroderne kommer i elektrisk kontakt med hinanden, ifølge den indledende del af krav 1.

Fra DE 10 2005 048 003B4 kendes en kortslutterindretning til anvendelse i lav- og mellem-spændingsanlæg med henblik på produkt- og personbeskyttelse.

Denne kortslutterindretning omfatter et koblingselement, som kan aktiveres af udløsesignalet fra en fejldetekteringsindretning. Desuden findes der to, over for hinanden beliggende, kontaktelektroder med midler til strømtilførsel, hvorved disse kan bringes i kontakt med en strømkreds med tilslutninger med forskelligt potentiale. Kontaktelek-trodeme står under mekanisk forspænding, således at der i tilfælde af kortslutning fjederkraftunderstøttet kan realiseres en indbyrdes bevægelse af elektroderne henimod hinanden.

Et offerelement virker som afstandsholder mellem kontaktelektrodeme. Der eksisterer desuden en elektrisk forbindelse mellem dels offerelementet og koblingselementet og dels en af kontaktelektrodeme med henblik på at tilvejebringe en strømstyrkebetinget, tilsigtet, termisk ødelæggelse af offerelementet. Ifølge DE 10 2005 048 003 B4 er offerelementet en tyndvægget hulcylinder med et forhold >10:1 mellem diameter og vægtykkelse, hvorved materialet i hulcylinderen er tungt-smelteligt.

Den kendte kortslutterindretning anvendes i anlæg til personbeskyttelse, og som er i stand til, på basis af detektering af en parasitisk lysbue, at udløse et koblingselement. En sådan lære anvises i DE 10 2013 001 612 Al, hvorved energien til udløsning af koblingselementet her udelukkende tilvejebringes fra energien i den optrædende parasitiske lysbue.

Ved kendte kortslutterindretninger bliver elektrodernes kontaktflader presset sammen på grund af den tilbageværende fjederkraft i forspændingsfjederen i den udløste tilstand. På grund af den optrædende høje strømtæthed ved enkelte kontaktsteder er der risiko for, at elektrodernes overflade partielt smelter. På grund af det derved opstående tryk mellem kontaktfladerne kan forspændingskraften overvindes og de bevægelige af elektroderne skubbes tilbage. Dette medfører så en væsentlig elektrodeafbrænding, og dette reducerer varigheden af den strømbærende evne.

Kendte kortslutterindretninger råder desuden ikke over muligheden for tilstandsdetektering, hvorfor der fordres måletekniske midler for at kunne foretage en vurdering af den vedkommende komponent.

Det er et andet problem ved kendte kortslutterindretninger, at forbrændingsrester og smelte på grund af nødvendige trykudligningskanaler bevæger sig udad, hvilket sædvanligvis nødvendiggør en omhusning med henblik på dannelse af et modtagerum for sådanne partikler. Herved nødvendiggøres et større indbygningsrum for en sådan kort-slutterindretning. På grundlag af det ovennævnte er det således opfindelsens opgave at anvise en videreudviklet kortslutterindretning, navnlig beskyttelse mod parasitiske lysbuer i lav- og mellemspændingsanlæg, og som muliggør fuld strømbæreevne i et længere tidsrum, og som desuden er udstyret med en integreret tilstandsviser, og som besidder en sådan mekanisk stabilitet, at beskadigelse af det følsomme offerelement som afstandsholder kan udelukkes under transport, oplagring og montagearbejder.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved kombinationen af karakteristiske træk ifølge patentkrav 1, hvorved underkravene i det mindste omfatter hensigtsmæssige udformninger og videreudviklinger. I det følgende tages der udgangspunkt i en kortslutterindretning, navnlig til beskyttelse mod parasitiske lysbuer i lav og middelspændingsanlæg, og som består af et flerdelt hus. Huset rummer både en stationær og en bevægelig elektrode, hvorved elektroderne holdes på afstand af hinanden i huset ved hjælp af et offerelement. Desuden er der tilvejebragt en mekanisk forspændingsindretning, navnlig et forspændingselement, henholdsvis en forspændingsfjeder, der virker på den bevægelige elektrode og tilvejebringer en kraftvektor i retning af den stationære elektrode.

Ifølge et alternativ er det selvfølgelig også muligt at udforme begge elektroder som bevægelige med henblik på, at de i tilfælde af udløsning ved kortslutning kommer i kontakt med hinanden.

Ved en foretrukket udførelsesform befinder det mekaniske forspændingselement sig inden i en hoveddel af huset. Ydermere foreligger der således ventilations- og trykudligningskanaler såvel som midler til aktivering af offerelementet, så elektroderne kommer i elektrisk kontakt med hinanden.

Offerelementet er fortrinsvis udformet som smelteelement, navnlig som et lille, smelteligt rør og står i forbindelse med en ydre, elektrisk kontakt. Udløsning af offerelementet sker via en koblingsindretning med det til følge, at der gennem offerelementet flyder en strøm, som overfører offerelementet til en sådan tilstand, at offerelementets virkning som afstandsholder ophæves.

Ifølge et første aspekt ved opfindelsen er der i husets hoved udformet en låseanordning, som efter aktivering af offerelementet og kontaktdannelsen mellem elektroderne hindrer tilbagegående bevægelse af den bevægelige elektrode, idet en glider, som direkte eller indirekte følger bevægelsen af den bevægelige elektrode, kan blokeres ved hjælp af en fjederforspændt bolt eller et lignende middel. Når altså den bevægelige elektrode har forladt sin udgangsposition, bliver den fjederforspændte bolt givet fri og forhindrer tilbagekøren, henholdsvis tilbagebevægelse af den bevægelige elektrode, således at dennes position i forhold til den stationære elektrode arreteres og er uforanderlig.

Ved en foretrukket udførelsesform bliver den fjederforspændte bolt lejret i en dertil relateret, komplementær udsparing i husets hoved, hvorved boltens bevægelsesretning i det væsentlige er vinkelret på bevægelsesretningen for den bevægelige elektrode, henholdsvis en glider, der er forbundet med elektroden.

Ifølge en anden tanke i henhold til opfindelsen står den førnævnte udsparing i forbindelse med et synsvindue i huset med henblik på at visualisere boltens position og dermed kortslutterindretningens tilstand. For eksempelkan bolten her være udført som farvet eller omfatte farvede afsnit. Ved boltens udgangsposition kan der i synsvinduet for eksempel detekteres en grøn markering. I tilfælde af kortslutning, det vil sige i udløsningstilfældet for indretningen, ændres markeringen i vinduet for eksempel til rød.

For at tilvejebringe en sikker arretering af den bevægelige elektrodes position i tilfælde af udløsning er både boltens ende, der kommer i kontakt med glideren, tillige med også glideren, kileformet på sin boltkontaktflade. Den nødvendige selvhæmning optimeres ved hjælp af kileflademes hældningsvinkel såvel som ved valget af materialer i bolt, glider og boltføring. I ikke-udløst tilstand hviler bolten med sin endeflade mod glideren, hvorved der ikke virker nogen ekstra, ufordelagtig trykkraft på offerelementet.

Som det allerede er nævnt, kan offerelementet være udformet som smelteafstandsholder, hvorved der udgående fra en fod-del på huset er udformet en ringformet væg eller en tilsvarende ringformet mur, som omslutter smelte-afstandsholderen, for at hindre indtrængen af smeltemasse i elektrodemellemrummet.

Ifølge et yderligere aspekt ved opfindelsen fører ventilations- og trykudligningskanalerne, som befinder sig i huset, til i det mindste et modtagerum for afbrændt materiale eller et tilsvarende modtagekammer for afbrændt materiale, hvorved vedkommende rum eller kammer omfatter en forbindelse til den omgivende atmosfære.

Ifølge opfindelsen tiltager tværsnittet af ventilations- og trykudligningskanaleme kontinuerligt eller diskontinuerligt fra det indre af indretningen og udad.

Ved udførelsesformen for ventilationskanalerne, som det er beskrevet i det foregående, muliggøres en hurtig trykudligning, idet strømningsmodstanden er holdt lille. Afgivningen af afbrændt materiale bliver begrænset, eftersom en del af det i tilfælde af kortslutning smeltende materiale allerede i ventilationskanalerne smelter sammen med den derværende overflade, navnlig i tilfælde af en metallisk overflade. En anden del af det afbrændte materiale bliver via luftstrømmen transporteret til det vedkommende rum for modtagelse af afbrændt materiale eller det dertil svarende kammer og opfanget der. Ifølge en foretrukket udførelsesform er rummet for modtagelse af afbrændt materiale eller kammeret for modtagelse af afbrændt materiale udført som en eller flere blindhulboringer.

Ved en foretrukket udførelsesform for opfindelsen består husets hoveddel af et ledende materiale, for eksempel kobbermateriale, henholdsvis en kobberlegering, hvorved den bevægelige elektrode er anbragt i hoveddelens indre og sideværts omsluttet og ført af hoveddelens materiale.

Mellem husets hoveddel og en husfod-del er der ifølge et supplerende aspekt ved opfindelsen udspændt en stabiliserende og kraft-optagende ring, således at uønskede mekaniske kraftpåvirkninger på offerelementet kan undgås.

Ved kendte kortslutterindretninger bliver det som smelteelement eller smelterør udformede offerelement allerede stukket på tilslutningslaskeme ved styrt fra lille faldhøjde. Den ønskede spændingsholdbarhed foreligger så ikke længere. Særlig problematisk er den omstændighed, at denne beskadigelse ikke udvendigt kan konstateres. Desuden kan der også under eller efter indbygningen udefra ske indvirkning af mekaniske kræfter på offerelementet, hvilket ligeledes er ufordelagtigt.

Ifølge opfindelsen muliggøres betydeligt større belastninger, også større tilladte faldhøjder. Navnlig bliver ydre kræfter fra tilslutningslaskerne, henholdsvis strømskinnerne afledet ved hjælp af den kraft-optagende ring ifølge opfindelsen og virker ikke på det følsomme offerelement.

Opfindelsen vil i det følgende blive forklaret nærmere ved hjælp af et udførelseseksempel tillige med under henvisning til tegningen, hvor

Fig. 1 viser et langsgående snit gennem en kortslutningsindretning ifølge opfindelsen med todelt hus og låseanordning i ikke-udløst tilstand;

Fig. 2 en gengivelse i lighed med fig. 1, men i udløst tilstand, og

Fig. 3 detaljeret gengivelse af udformningen af ventilationskanaler samt opfang-ningsrum for afbrændt materiale.

Kortslutterindretningen ifølge udførelseseksemplet baserer sig på et flerdelt hus-del, navnlig er der dannet en hus-hoveddel 1, for eksempel bestående af kobber, såvel som en hus-foddel 2, for eksempel bestående af et isolationsmateriale.

Inden for hoveddelen 1 befinder der sig en bevægelig elektrode 3. I foddelen 2 er der anbragt en stationær elektrode 4.

Elektroderne 3 og 4 bliver ved hjælp af et offerelement 5, der for eksempel er udført som smelteelement, holdt med en indbyrdes afstand i det todelte hus.

Desuden er der tilvejebragt et mekanisk forspændingselement, navnlig en fjeder 6, som virker på den bevægelige elektrode 3 og tilvejebringer en kraftvektor i retning af den stationære elektrode 4.

Fjederen 6 befinder sig inden i hoveddelen 1 og understøttes på en måde mellem Hoveddel 1 og bevægelig elektrode 3.

Ydermere er der ventilations- og trykudligningskanaler 7 til stede såvel som midler til aktivering af offerelementet 5. Ved disse midler drejer det sig især om en strømtilførsel 8. Når offerelementet 5 aktiveres ved hjælp af passende strømstyrke, mister det sit mekaniske stop, henholdsvis sin stivhed, således at den bevægelige elektrode 3 bevæger sig i retning af den stationære elektrode 4 og kommer i kontakt med sidstnævnte, således at der opstår den ønskede kortslutning mellem tilslutningslaskerne 9, 10. I kortslutterindretningens hoveddel 1 er der dannet en låseanordning, som efter aktiveringen af offerelementet 5 og kontaktdannelsen mellem elektroderne 3; 4 forhindrer tilbagebevægelse af den bevægelige elektrode 3. I denne henseende er der ifølge det viste udførelseseksempel arrangeret en glider 11, således at denne følger bevægelsen af den bevægelige elektrode.

En fjederforspændt bolt 12 kan så, når glideren som vist i fig. 2 sænker sig, trænge ind i det forblivende frirum og forhindre tilbagebevægelse af glideren 11, henholdsvis elektroden 3.

Den fjederforspændte bolt 12 er lejret i en dertil svarende udsparing i husets hoveddel 1, hvorved boltens 12 bevægelsesretning i det væsentlige er orienteret vinkelret på den bevægelige elektrodes 3 bevægelsesretning.

Fig. 2 viser den udløste tilstand for kortslutterindretningen med den tydeligt synlige blokeringsfunktion ved hjælp af den tidligere beskrevne låseanordning. Det ses også, at bolten 12 med boltfjederen 13 er kraftpåvirket.

Den førnævnte udsparing står i forbindelse med et syns vindue 14 med henblik på realisering af en statusangivelse 15. Herved kan boltens 12 position ved hjælp af synsvinduet 14 udefra visualiseres og detekteres.

Glideren 11 er, som det fremgår af fig. 1 og 2, modtaget af en isoleringsmuffe 16 og forbundet med den bevægelige elektrode 3.

Den detaljerede gengivelse ifølge fig. 3 tydeliggør desuden, at både bolt-enden 12, som kommer i kontakt med glideren 11, tillige med glideren 11 på sin boltkontaktflade er kileformet med henblik på at realisere den nødvendige selvhæmning.

Offerelementet 5 er udformet som smelteafstandsholder, hvorved, udgående fra husets fod-del 2, der er dannet en væg, som omslutter smelteafstandsholderen, eller en ringformet væg 20 med henblik på at forhindre indtrængen af smeltemasse i elektrodemellemrummet.

Ventilations- og trykudligningskanalerne 7, som befinder sig i huset, fører til et op-fangningsrum for afbrændt materiale, som er dannet i mindst en hus-del, eller et dertil svarende kammer 21. Opfangningsrummet for afbrændt materiale, henholdsvis kammeret for afbrændt materiale 21 kan med fordel udformes som blindhul-boring.

Opfangningsrummet, henholdsvis opfangningskammeret 21 for afbrændt materiale omfatter desuden en forbindelse 22 til den omgivende atmosfære, og som kan være udformet som ringnot ved en dertil svarende rotationssymmetrisk udformning af kortslutterindretningen.

Navnlig fremgår det af fig. 3, at ventilations- og trykudligningskanalerne 7 vokser i størrelse, set i tværsnit indefra og ud, indtil opfangningsrummet, henholdsvis opfangningskammeret for afbrændt materiale.

Mellem husets hoveddel 1 og husets hoveddel 2 befinder der sig, som det ses på tegningen, en stabiliserende og kraft-optagende ring 23. Ringen 23 er udspændt således mellem hoveddel 1 og hus-foddel 2, at uønskede mekaniske kraftpåvirkninger på offerelementet 5 kan undgås.

Ifølge det forklarede udførelseseksempel sker der ved hjælp af låsemekanismen i udløst tilstand en ensidig, slørfri blokering af en forskydning af den bevægelige elektrode 3. Bevægelsestiden for den fjederforspændte låsebolt 12 er via dimensioneringen af boltfjederen 13 og de dertil hørende masser indstillet således, at bolten stadig før kortslutningsbetinget dannelse af tryk ligger an mod glideren 11. Ved udløsning bliver bolten 12 ifølge udførelseseksemplet bevæget således, at en synlig ændring kan konstateres via synsvinduesåbningen 14. Statusvisningen 15 bevæges altså så langt, at denne ikke længere kan ses i synsvinduet 14.

Integrationen af opfangningsrummet/opfangningsrummene eller opfangningskamme-ret/opfangningskamrene for afbrændt materiale i huskomponenten muliggør en hurtig trykudligning ved et samtidigt lille udslip af afbrændt materiale. Desuden reduceres det samlede indbygningsvolumen af kortslutterindretningen.

Betinget af løsningen vedrørende stabilisering af hele indretningen, idet der vises tilbage til den kraft-optagende ring 23, klarer indretningen ifølge opfindelsen faldhøjder < 1 meter. Stukning af offerelementet er også markant begrænset ved større faldhøjder.

Claims (10)

1. Kortslutterindretning, navnlig til beskyttelse mod lysbuer i lav- og middelspændingsanlæg, bestående af et flerdelt hus, som rummer en stationær (4) og bevægelig (3) elektrode, hvorved elektroderne (3; 4) ved hjælp af et offerelement (5) holdes på afstand af hinanden i huset, et mekanisk forspændingselement (6), som virker på den bevægelige elektrode (3) og tilvejebringer en kraftvektor i retning mod den stationære elektrode (4), og som befinder sig inden for en hoveddel (1) af huset, i det mindste en ventilations- og trykudligningskanal (7) såvel som midler (8) til aktivering af offerelementet (5), således at elektroderne (3; 4) kommer i elektrisk kontakt med hinanden, kendetegnet ved, at der i husets (1) hoveddel er udformet en låseanordning, som efter aktiveringen af offerelementet (5) og efter etableringen af kontakt mellem elektroderne (3; 4) forhindrer en tilbagebevægelse af den bevægelige elektrode (3), idet den bevægelige elektrode (3) direkte kan blokeres eller indirekte ved hjælp af en fjederforspændt bolt (12), som kan blokere en glider (11), der følger bevægelsen af den bevægelige elektrode (3).

2. Kortslutterindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den fjederforspændte bolt (12) er lejret i en udsparing i husets hoveddel (1), hvorved boltens (12) bevægelsesretning i det væsentlige er orienteret vinkelret på den bevægelige elektrodes (3) bevægelsesretning.

3. Kortslutterindretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at udsparingen står i forbindelse med et synsvindue (14) i huset med henblik på visualisering af boltens (12) position eller en statusangivelse (15) og dermed kortslutterindretningens tilstand.

4. Kortslutterindretning ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at såvel bolt-enden, der kommer i kontakt med glideren (11), som også glideren (11) på sin bolt-kontaktflade er kileformet.

5. Kortslutterindretning ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at offerelementet (5) er dannet som smelte-afstandsholder, hvorved, udgående fra en fod-del (2) på huset, en ringformet væg, der omslutter smelteafstandsholderen, eller en lig nende ringformet væg (20) er dannet med henblik på at forhindre indtrængen af smeltemasse i elektrodemellemrummet.

6. Kortslutterindretning ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at ventilations- og trykudligningskanalerne (7), der befinder sig i huset, fører til et opfangnings-rum for afbrændingsrester eller et opfangningskammer (21), hvorved det vedkommende rum eller det vedkommende kammer (21) omfatter en forbindelse (22) til den omgivende atmosfære.

7. Kortslutterindretning ifølge krav 6, kendetegnet ved, at tværsnitsarealet for ventilations- og trykudligningskanalerne (7) vokser fra indersiden og udad.

8. Kortslutterindretning ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at husets hoveddel (1) består af et ledende materiale og omfatter en tilslutningslaske (10), hvorved den bevægelige elektrode (3) er anbragt i hoveddelens (1) indre og sideværts gribes og føres bort af hoveddel-materialet.

9. Kortslutterindretning ifølge krav 8, kendetegnet ved, at der mellem husets hoveddel (1) og en hus-foddel (2) er udspændt en stabiliserende og kraft-optagende ring (23), således at uønskede mekaniske kraftpåvirkninger på offerelementet kan undgås.

10. Kortslutterindretning ifølge et af kravene 6 til 9, kendetegnet ved, at opfang-ningsrummet for afbrændingsrester, henholdsvis kammeret (21) for opfangning af afbrændingsrester er udført som én eller flere blindhul-boringer.