EP0915544B1 - Überspannungsableiter mit einer Vorrichtung zur Anzeige eines Fehlerstroms - Google Patents

Überspannungsableiter mit einer Vorrichtung zur Anzeige eines Fehlerstroms Download PDF

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EP0915544B1
EP0915544B1 EP98811058A EP98811058A EP0915544B1 EP 0915544 B1 EP0915544 B1 EP 0915544B1 EP 98811058 A EP98811058 A EP 98811058A EP 98811058 A EP98811058 A EP 98811058A EP 0915544 B1 EP0915544 B1 EP 0915544B1
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EP
European Patent Office
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surge arrester
housing
arrester according
thermocolour
information carrier
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EP0915544A1 (de
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Werner Dr. Hofbauer
Walter Schmidt
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ABB Schweiz AG
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ABB Schweiz AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/12—Means structurally associated with spark gap for recording operation thereof

Definitions

  • the invention is based on a surge arrester according to the Preamble of claim 1.
  • the invention takes on a state of the art of surge arresters Reference as specified in EP 0 564 334 A1.
  • One in this state of the art Surge arrester described contains one of the monitoring of the electrical apparatus for detection and fault current Display device.
  • This device has an insulating housing with a easily breakable windows. Through the insulating material housing is a Power connection of the surge arrester led.
  • the inside of the case part of the power connector is surrounded by a magnetic core, which is the secondary winding of the power connection as the primary winding having current transformer.
  • the secondary winding is with an ohmic Resistor connected, which is arranged in an interior of the housing Explosive charge is embedded. When a fault current occurs, it heats up the ohmic resistance continuously supplied with current by the current transformer very strong.
  • the resistance ignites the explosive charge above a critical one Limit temperature.
  • the window of the insulating material housing is broken open and a colored ribbon serving as a display element from the housing pushed out. After the response and the optical signaling of the faulty condition are the surge arrester and the detection and Display device removed and replaced.
  • a surge arrester connected to a high-voltage line a spark gap and one downstream of the spark gap and in one Insulated housing arranged non-linear resistor is previously known from patent Abstracts of Japan Vol. 014, No. 225 (E-0927), May 14, 1990 and JP 02 056 884 A.
  • This surge arrester also has one attached to an earth conductor Monitoring device on. The grounding conductor in turn is the same as that of the End of the resistor facing away from the spark gap is connected in an electrically conductive manner. If an overvoltage occurs on the high-voltage line, this speaks Spark gap and becomes a resistor flowing through the earth conductor follow current led.
  • an ignition signal is generated, which a Triggers an explosive charge.
  • a housing cover Monitoring device opened. A previously covered side of the lid then becomes visible and signals the response of the surge arrester.
  • an electrical junction box can be found in the housing cover Window is molded.
  • the free end is one as a nose trained and to an electrode of a PTC element arranged in the box molded detector performed.
  • the free end of the detector is with coated with a material that is sensitive to temperature changes Color change responds.
  • the operating status of the PTC element can be seen made and observed from the outside.
  • the object of the invention is as set out in the claims based on specifying a surge arrester of the type mentioned in the introduction, in which a faulty condition with extremely simple means and yet with great security can be recognized.
  • the surge arrester In the surge arrester according to the invention is a fault current Incorrect operating state caused by an information carrier indicated which at least part of the outer surface of an insulating material housing of the surge arrester and a Thermocolor contains.
  • This Information carrier is brought to a limit temperature by the fault current heated up, which is above the permissible operating temperature of the arrester. If the limit temperature is exceeded, this information carrier gives an easy and safely detectable optical signal. Since the information carrier is a contains thermal paint (Thermocolor) provided on the insulating material housing such a surge arrester in a simple and inexpensive manner manufacture and can already existing surge arresters without large Retrofitted effort by applying the Thermocolor to the housing become.
  • the single figure shows a phase conductor of a high-voltage line, which with a device containing a device for displaying fault currents Surge arrester according to the invention is electrically connected.
  • reference numeral 1 denotes a phase conductor on one grounded mast 2 electrically insulated high voltage line.
  • a surge arrester 3 is suspended.
  • the surge arrester 3 is galvanic with a current connection 4 with the phase conductor 1 connected and is attached to the mast 2 by means of a post insulator 6.
  • a second Power connection 5 of the surge arrester 3 is connected via a grounding cable 7 the mast 2 galvanically connected.
  • a high-voltage insulated housing 8 encloses a, not shown, between the power connections 4, 5 arranged stacks of non-linear resistance elements on the base of metal oxides and carries a device designed as an information carrier 9 for the visual display of a faulty one caused by a fault current State of the surge arrester.
  • the housing 8 is advantageously made of a porcelain or a filler-filled polymer, such as one in particular Silicone and / or an epoxy, and preferably has porcelain or silicone existing screens 10 on.
  • the information carrier 9 is on part of the outer surface of the insulating material housing 8 provided. This part of the outer surface of the insulating housing 8 is when a fault current carried in the resistance stack occurs to a Temperature heated, which is above a permissible operating temperature of the Apparatus. When exceeding a permissible operating temperature (e.g. 105 ° C) limit temperature of typically 150 up to 500 ° C, the information carrier 9 emits an optically detectable signal.
  • a permissible operating temperature e.g. 105 ° C
  • the information carrier 9 is advantageously on one of the temperature-increasing Effect of the fault current exposed and good from the outside recognizable part of the outer surface of the housing 8, in particular below or arranged above one of the screens 10.
  • the information carrier 9 preferably contains a thermocolor, for example [Co (NH 3 ) 6 ] ⁇ PO 4 , which is applied to the outer surface or at least part of the outer surface of the housing 9.
  • This thermocolor changes its color above the limit temperature, [Co (NH 3 ) 6 ] ⁇ PO 4, for example at 200 ° C. from yellow to blue, and retains this color even after the temperature has dropped below the limit temperature.
  • the color change permanently indicates that the surge arrester 3, which can be identified by the color change, is defective.
  • thermocolor can be used in the production of the housing-forming material material-forming raw materials are mixed.
  • One made of this material formed housing 8 then also represents the information carrier 9
  • Thermocolor can be used to retrofit an existing appliance but also in the form of a ribbon or a strip to form one heat-transferring contact surface at least on part of the outer surface of the Housing 8 are applied. This can be done in a particularly simple manner Thermocolor by spraying or brushing at least part of the Be applied to the outer surface of the housing 9.
  • the information carrier can also be attached to one other electrical apparatus, for example an isolator of a switch or a transformer, or an insulator of a high-voltage system, for example, the post insulator 6.
  • one other electrical apparatus for example an isolator of a switch or a transformer, or an insulator of a high-voltage system, for example, the post insulator 6.

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  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Description

TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Überspannungsableiter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
STAND DER TECHNIK
Die Erfindung nimmt auf einen Stand der Technik von Überspannungsableitern Bezug wie er in EP 0 564 334 A1 angegeben ist. Ein in diesem Stand der Technik beschriebener Überspannungsableiter enthält eine der Überwachung des elektrischen Apparates auf einen Fehlerstrom dienende Erfassungs- und Anzeigevorrichtung. Diese Vorrichtung weist ein Isolierstoffgehäuse mit einem leicht zerbrechbaren Fenster auf. Durch das Isolierstoffgehäuse hindurch ist ein Stromanschluss des Überspannungsableiters geführt. Der im Gehäuseinneren befindliche Teil des Stromanschlusses ist von einem Magnetkern umgeben, welcher die Sekundärwicklung eines den Stromanschluss als Primärwicklung aufweisenden Stromwandlers trägt. Die Sekundärwicklung ist mit einem ohmschen Widerstand verbunden, der in eine im Gehäuseinneren angeordnete Sprengstoffladung eingebettet ist. Beim Auftreten eines Fehlerstroms erwärmt sich der vom Stromwandler kontinuierlich mit Strom gespeiste ohmsche Widerstand sehr stark. Der Widerstand zündet die Sprengstoffladung oberhalb einer kritischen Grenztemperatur. Das Fenster des Isolierstoffgehäuses wird hierbei aufgebrochen und ein als Anzeigelement dienendes farbiges Band aus dem Gehäuse ausgestossen. Nach dem Ansprechen und dem optischen Signalisieren des fehlerhaften Zustands werden der Überspannungsableiter und die Erfassungs- und Anzeigevorrichtung ausgebaut und ersetzt.
Ein an eine Hochspannungsleitung angeschlossener Überspannungsableiter mit einer Funkenstrecke und einem der Funkenstrecke nachgeschalteten und in einem Isoliergehäuse angeordneten nichtlinearen Widerstand ist vorbekannt aus Patent Abstracts of Japan Vol. 014, No. 225 (E-0927), 14. Mai 1990 und JP 02 056 884 A. Dieser Überspannungsableiter weist ferner eine an einem Erdungsleiter befestigte Überwachungsvorrichtung auf. Der Erdungsleiter seinerseits ist mit dem von der Funkenstrecke abgewandten Ende des Widerstands elektrisch leitend verbunden. Beim Auftreten einer Überspannung auf der Hochspannungsleitung spricht die Funkenstrecke an und wird im Widerstand ein durch den Erdungsleiter fliessender Folgestrom geführt. In einem mit dem Erdungsleiter induktiv gekoppelten Zündkreis der Überwachungseinrichtung wird ein Zündsignal gebildet, welches eine Sprengladung auslöst. Hierdurch wird ein Gehäusedeckel der Überwachungsvorrichtung aufgeklappt. Eine zuvor abgedeckte Seite des Deckels wird dann sichtbar und signalisiert das Ansprechen des Überspannungsableiters.
Patent Abstracts of Japan Vol. 096, No. 007, 31. Juli 1996 und JP 08 070 522 A ist ein elektrischer Verteilerkasten zu entnehmen, in dessen Gehäuseabdeckung ein Fenster eingeformt ist. In dieses Fenster ist das freie Ende eines als Nase ausgebildeten und an eine Elektrode eines im Kasten angeordneten PTC-Elementes angeformten Detektors geführt. Das freie Ende des Detektors ist mit einem Material beschichtet, welches auf Temperaturänderungen mit einer Farbänderung reagiert. Der Betriebszustand des PTC-Elements kann so sichtbar gemacht und von aussen beobachtet werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem ein fehlerhafter Zustand mit äusserst einfachen Mitteln und dennoch mit grosser Sicherheit erkannt werden kann.
Beim Überspannungsableiter nach der Erfindung wird ein durch einen Fehlerstrom verursachter fehlerhafter Betriebszustand durch einen Informationsträger angezeigt, welcher zumindest einen Teil der Aussenfläche eines Isolierstoffgehäuses des Überspannungsableiters sowie ein Thermocolor enthält. Dieser Informationsträger wird durch den Fehlerstrom auf eine Grenztemperatur aufgeheizt, die oberhalb der zulässigen Betriebstemperatur des Ableiters liegt. Beim Überschreiten der Grenztemperatur gibt dieser Informationsträger ein leicht und sicher zu detektierendes optisches Signal ab. Da der Informationsträger eine am Isolierstoffgehäuse vorgesehene Thermofarbe (Thermocolor) enthält, lässt sich ein solcher Überspannungsableiter in einfacher und kostengünstiger Weise herstellen und können bereits bestehende Überspannungsableiter ohne grossen Aufwand durch Aufbringen des Thermocolors auf das Gehäuse nachgerüstet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt die einzige Figur einen Phasenleiter einer Hochspannungsleitung, welcher mit einem eine Vorrichtung zur Anzeige von Fehlerströmen enthaltenden Überspannungsableiter nach der Erfindung elektrisch leitend verbunden ist.
WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Phasenleiter einer an einem geerdeten Mast 2 elektrisch isoliert gehaltenen Hochspannungsleitung. Am Phasenleiter 1 ist ein Überspannungsableiter 3 aufgehängt. Der Überspannungsableiter 3 ist mit einem Stromanschluss 4 mit dem Phasenleiter 1 galvanisch verbunden und ist mit Hilfe eines Stützisolators 6 am Mast 2 befestigt. Ein zweiter Stromanschluss 5 des Überspannungsableiters 3 ist über ein Erdungskabel 7 mit dem Mast 2 galvanisch verbunden. Ein mit Hochspannung belastetes Isolierstoffgehäuse 8 umschliesst einen nicht dargestellten, zwischen den Stromanschlüssen 4, 5 angeordneten Stapel von nichtlinearen Widerstandselementen auf der Basis von Metalloxiden und trägt eine als Informationsträger 9 ausgebildete Vorrichtung zur optischen Anzeige eines durch einen Fehlerstrom verursachten, fehlerhaften Zustands des Überspannungsableiters. Das Gehäuse 8 besteht vorteilhafterweise aus einem Porzellan oder einem füllstoffgefüllten Polymer, wie insbesondere einem Silikon und/oder einem Epoxid, und weist vorzugsweise aus Porzellan oder Silikon bestehende Schirme 10 auf.
Der Informationsträger 9 ist auf einem Teil der Aussenfläche des Isolierstoffgehäuses 8 vorgesehen. Dieser Teil der Aussenfläche des Isolierstoffgehäuses 8 wird beim Auftreten eines im Widerstandsstapel geführten Fehlerstroms auf eine Temperatur aufgeheizt, welche oberhalb einer zulässigen Betriebstemperatur des Apparates liegt. Beim Überschreiten einer oberhalb der zulässigen Betriebstemperatur (beispielsweise 105°C) liegenden Grenztemperatur von typischerweise 150 bis 500°C gibt der Informationsträger 9 ein optisch detektierbares Signal ab.
Da das Isolierstoffgehäuse 8 im allgemeinen nicht gleichmässig vom Fehlerstrom erwärmt wird, ist der Informationsträger 9 mit Vorteil an einem der temperaturerhöhenden Wirkung des Fehlerstrom ausgesetzten und von aussen gut erkennbaren Teil der Aussenfläche des Gehäuses 8, insbesondere unterhalb oder oberhalb eines der Schirme 10, angeordnet.
Der Informationsträger 9 enthält vorzugsweise ein Thermocolor, beispielsweise [Co(NH3)6]·PO4, welches auf die Aussenfläche oder mindestens einen Teil der Aussenfläche des Gehäuses 9 aufgebracht ist. Dieses Thermocolor wechselt oberhalb der Grenztemperatur seine Farbe, [Co(NH3)6]·PO4 beispielsweise bei 200°C von gelb nach blau, und behält diese Farbe auch nach der Absenkung der Temperatur unter die Grenztemperatur bei. Es wird so in einfacher Weise durch den Farbwechsel permanent angezeigt, dass der durch den Farbwechsel identifizierbare Überspannungsableiter 3 defekt ist.
Das Thermocolor kann bei der Herstellung des gehäusebildenden Materials den materialbildenden Ausgangsstoffen zugemischt werden. Ein aus diesem Material gebildetes Gehäuse 8 stellt dann zugleich den Informationsträger 9 dar. Zu Zwecken der Nachrüstung eines bestehenden Apparates kann das Thermocolor aber auch in Form eines Bandes oder eines Streifens unter Bildung einer wärmeübertragenden Kontaktfläche zumindest auf ein Teil der Aussenfläche des Gehäuses 8 aufgebracht werden. In besonders einfacher Weise kann das Thermocolor durch Besprühen oder Bestreichen zumindest eines Teils der Aussenfläche des Gehäuses 9 aufgebracht werden.
Um insbesondere bei Dunkelheit den Informationsträger 9 gut erkennen zu können, empfiehlt es sich diesen leuchtend und/oder reflektierend auszubilden. In besonders vorteilhafter Weise kann dies durch Zumischen einer Leuchtfarbe oder reflektierender Partikel zum Thermocolor erreicht werden.
Statt an einem Überspannungsableiter kann der Informationsträger auch an einem anderen elektrischen Apparat, beispielsweise einem Isolator eines Schalters oder eines Transformators, oder einem Isolator einer Hochspannungsanlage, beispielsweise-dem Stützisolator 6, befestigt sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Phasenleiter
2
Mast
3
Überspannungsableiter
4, 5
Stromanschlüsse
6
Stützisolator
7
Erdungskabel
8
Isolierstoffgehäuse
9
Informationsträger
10
Schime

Claims (10)

  1. Überspannungsableiter (3) mit zwei Stromanschlüssen (4, 5), von denen der erste (4) mit Hochspannung und der zweite (5) mit Erde galvanisch verbunden ist, einem zwischen den beiden Stromanschlüssen angeordneten Stapel von nichtlinearen Widerstandselementen, einem die Widerstandselemente umschliessenden und mit Hochspannung belastbaren Isolierstoffgehäuse (8) und mit einer Vorrichtung zur optischen Anzeige des fehlerhaften Zustands des Überspannungsableiters infolge eines im Widerstandsstapel geführten Fehlerstroms, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung als ein zumindest einen Teil der Aussenfläche des Isolierstoffgehäuses (8) sowie ein Thermocolor enthaltender Informationsträger (9) ausgebildet ist, welcher beim Aufheizen des Überspannungsableiters durch den Fehlerstrom auf eine Grenztemperatur, die oberhalb einer zulässigen Betriebstemperatur des Apparates liegt, ein optisch detektierbares Signal abgibt.
  2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenztemperatur zwischen 150 und 500°C liegt.
  3. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsträger (9) an einem der temperaturerhöhenden Wirkung des Fehlerstrom ausgesetzten Teil der Aussenfläche des Gehäuses (8) vorgesehen ist.
  4. Überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsträger (9) unterhalb oder oberhalb eines der Schirme (10) eines als beschirmter Hohlisolator ausgebildeten Gehäuses (8) vorgesehen ist.
  5. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermocolor derart ausgewählt ist, dass es seine oberhalb der Grenztemperatur vorliegende Farbe auch nach Absenkung der Temperatur unter die Grenztemperatur beibehält.
  6. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermocolor auf die Aussenfläche oder mindestens einen Teil der Aussenfläche des Gehäuses (8) aufgebracht ist.
  7. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermocolor in das gehäusebildende Material eingelagert ist.
  8. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermocolor in Form eines Bandes oder eines Streifens unter Bildung einer wärmeübertragenden Kontaktfläche zumindest auf ein Teil der Aussenfläche des Gehäuses (8) aufgebracht ist.
  9. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermocolor zumindest auf ein Teil der Aussenfläche des Gehäuses (8) aufgestrichen oder aufgesprüht ist.
  10. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsträger (9) leuchtend und/oder reflektierend ausgebildet ist.
EP98811058A 1997-11-08 1998-10-22 Überspannungsableiter mit einer Vorrichtung zur Anzeige eines Fehlerstroms Expired - Lifetime EP0915544B1 (de)

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