JP3663250B2 - 電気機器、特に過電圧阻止装置の故障状態を表示するための表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器、特に過電圧阻止装置の故障状態を表示するための表示装置であって、機器を通電する故障電流を検出するためのセンサと、該センサ、機器の、電位を導く部分に導電接続された火花ギャップおよび装薬を収容するガス密な絶縁材ケーシングと、表示エレメントとが設けられている形式のものに関する。故障電流の発生時にセンサは、ケーシングを破壊させかつ表示エレメントを可視的にする。観察者は補助手段を使用することなしに機器の故障状態を認識しかつ機器の交換を適時行うことができる。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、欧州特許出願公開第０５６４３３４号明細書に開示されているような表示装置の技術レベルを出発点としている。公知の当該明細書に記載されている表示装置は、高圧回路網又は中圧回路網において使用される過電圧阻止装置の故障動作状態を監視するためのものである。該表示装置は、容易に破壊可能な窓を備えた絶縁材ケーシングを有している。該絶縁材ケーシングを貫通して過電圧阻止装置の電流接続部が導かれている。ケーシング内部に位置している電流接続部の部分は磁心によって取り囲まれており、該磁心は、電流接続部を一次巻線として有する変流器の二次巻線を支持している。二次巻線はオーム抵抗と接続されており、該オーム抵抗は、ケーシング内部に配置された装薬（爆薬）内に埋め込まれている。故障電流の発生時には、変流器から連続的に給電されるオーム抵抗が著しく強く加熱される。該抵抗は、臨界的な限界温度内で前記装薬を起爆する。これによって絶縁材ケーシングの窓は破砕され、かつ、表示エレメントとして使用される彩色バンドがケーシングから突き出される。表示装置が応答して故障状態が表示された後、過電圧阻止装置及び表示装置は組外されて交換される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、応答後に経済的な仕方で再び稼働可能な状態にすることができると共に構造の単純化された、過電圧阻止装置用の表示装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、絶縁材ケーシングが、表示エレメントを支持する、２つの部分から成る金属ケーシングによって取り囲まれており、センサと絶縁材ケーシングとが、スイッチ切換部材の一部であり、該スイッチ切換部材において、故障電流の発生時に、装薬を爆発させる火花ギャップが点火されるようになっており、これによって、金属ケーシングの両部分が互いに離れる方向に移動させられて、表示エレメントを可視にするようになっていると共に故障電流を受け取る導電接続部を形成するようになっており、金属ケーシングが、互いに異なる直径を有する２つのシェル体によって形成されており、両シェル体の底部が、スイッチ切換部材の、それぞれ反対の側の端部に保持されており、大きい方の直径を有する第１のシェル体が、小さい方の直径を有する、外側に表示エレメントを支持した第２のシェル体を収容しており、火花ギャップの両電極が、スイッチ切換部材の絶縁材ケーシングによって保持されていて、導電的に両シェル体のそれぞれ一方を支持しているようにした。
【０００５】
【作用】
本発明の表示装置によって得られる顕著な作用は、何回も使用できる金属ケーシングを採用していること以外に、該表示装置が、市販されていて大量個数低廉に入手可能なスイッチ切換部材を内蔵しているにすぎず、しかも、表示装置の応答後に前記スイッチ切換部材の残部を金属ケーシングから容易に組外して新たなスイッチ切換部材と交換することが可能であることである。スイッチ切換部材内に設けられたオーム抵抗、例えばヒューズ又はＰＴＣサーミスタを適当に設計することによって、防護すべき電気機器によって吸収され得る、例えば１００ＫＡ４／１０ μｓのサージ電流のような動作状態は、表示装置の応答を殊更誘発することなしに、極めて簡単にアースすることができる。オーム抵抗に対して並列に配置された火花ギャップの使用によって、故障電流発生時の表示装置の応答の際にはアークが点弧され、該アークは大きな確実性をもってスイッチ切換部材内に設けられた装薬を起爆させる。この起爆時に発生する砕片は金属ケーシングによって受け取られ、発生圧力ガスは、随伴損傷を惹起させることのない方向へ偏向させることができる。金属ケーシングに装着されていて応答時に可視的にされる表示エレメントは事実上、あらゆる側から申し分なく良好に観察することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【０００７】
図１及び図２に示した過電圧阻止装置１として構成された電気機器は、電流接続部として作用する電位を導く部分２を有し、該電位を導く部分は、過電圧阻止装置１の故障状態を表示するための表示装置３と導電接続されている。該表示装置３は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金のような良導電材料製の２部構成の金属ケーシング４を有し、該金属ケーシングは、表示装置３のスイッチ切換部材５に固着されている。
【０００８】
前記スイッチ切換部材５は、例えばエポキシ樹脂をベースとする高充填剤含有のポリマーのような脆性材料から成る円筒対称形に気密に構成された絶縁材ケーシング６と、該絶縁材ケーシング内へ導かれかつ該絶縁材ケーシング６の両端にそれぞれ１つずつ保持された２つの円筒対称形の電極７，８とを有している。両電極７，８は絶縁材ケーシング６の軸線上で互いに上下に重なって配置されており、かつ互いに対面し合った自由端部で、絶縁材ケーシング６内に位置した火花ギャップ９を形成し、しかも電極７の自由端部は尖端として形成されている。互いに対面した方の、両電極７，８の端部区分は、火花ギャップ９に対して並列接続されていて殊に有利にはヒューズ又はＰＴＣ（正特性）サーミスタとして構成された抵抗１０の電流接続部と接続されている。該抵抗１０は、過電圧阻止装置１によってなお保持されている例えば１００ ＫＡ ４／１０μｓの高電流サージ値を導けるように、かつ負荷時に規定の時間、例えば０．１ｍｓを経て導電率を例えば溶融によってか又はＰＴＣ転移によって突発的に低下させるように、設計されている。絶縁材ケーシング６の内部では火花ギャップ９の近傍に装薬（爆薬）１１が設けられており、該装薬の量は、装薬の起爆時に絶縁材ケーシング６が、互いに離間してそれぞれ一方の電極７，８を保持する少なくとも２つの部分に裂開できるように設計されている。
【０００９】
金属ケーシング４は、異なった直径を有する２つのシェル体１２，１３によって形成されており、両シェル体の各底部はスイッチ切換部材５の反対の端部でそれぞれ保持されている。大きい方の直径を有するシェル体１２は、小さい方の直径を有するシェル体１３を収容している。シェル体１２はその底部に開口を有し、該開口を通って、過電圧阻止装置１の、電位を導く部分２と導電結合されていて雄ねじ山を有する電極７の接続部が貫通している。シェル体１２は、符号を省いたナットによってスイッチ切換部材５の上端部と固着結合されている。シェル体１２はその端縁部に、シェル体内部の方に向いた少なくとも１つの接点エレメント１４を保持し、該接点エレメントはリング状に成形されておりかつ円錐凹面を有している。接点エレメント１４は雄ねじ山を有し、該雄ねじ山はシェル体１２の雌ねじ山と協働する。更にシェル体１２は圧力ガス用の複数の吹出し口１５を有している。該吹出し口は、ケーシング内部の固体粒子を抑留するフィルタを有することができ、かつ発生圧力ガスを所定の方向にガイドするように構成される。
【００１０】
シェル体１３は底部にやはり開口を有し、該開口を通って、大地電位に接続されかつ雄ねじ山を有する電極８の接続部が導かれている。シェル体１３は、符号を省いたナットによってスイッチ切換部材５の下端部と固着結合されている。シェル体１３は、シェル体１２によってカバーされた外面に、例えば彩色層として構成された表示エレメント１６を有している。シェル体１３は円錐形に拡張されており、かつ、シェル体端縁域の外面では、前記リング状の接点エレメント１４の円錐凹面に適合された電気的な接点エレメント１７として構成されている。金属ケーシング４の内部はシェル体１３の底部からシェル体１２の端縁へ導かれたカバー１８によって密閉されている。
【００１１】
ところで本発明の表示装置３の作用態様は次の通りである。通常の稼働条件下では、過電圧阻止装置１は、類型的にはｍＡ範囲内にある小さな漏れ電流を導くにすぎない。該漏れ電流は、 電位を導く部分２から電極７、抵抗１０、電極８及び、該電極８にねじ継手によって導電結合されたフレキシブルな導体部分（図示せず）を経て大地へ流れ出る。相応の形式で、過電圧阻止装置１によって保証されるサージ電流、つまり過電圧の結果として過電圧阻止装置１を流れる例えば最高１００ ＫＡ ４／１０μｓのサージ電流は、表示装置３を応答させることなく大地へ流れる。
【００１２】
過電圧阻止装置１又は相応の別の電気機器、例えばスイッチ又は変圧器の絶縁体或いは高圧設備の碍子が欠陥を有している場合、Ａ範囲、更にはＫＡ範囲の故障電流が、電流センサとして作用する（オーム）抵抗１０を通って流れる。該抵抗１０は強く加熱され、かつ数ｍｓ以内で、例えば溶融又はＰＴＣ転移によって、高オーム状態へ転移する。いまや故障電流はアークを形成して、火花ギャップ９を含む電流回路内へ転流する。火花ギャップ９の領域内に配置された装薬１１は、形成中のアークによって起爆される。この起爆によって生成する圧力ガスは、脆い絶縁材ケーシング６を衝撃的に破砕し、かつ、図２に示した表示装置３の状態に達するまで、電極８と、該電極と固着結合されたシェル体１３とを下方へ向かって推進する。圧力ガスは、シェル体１２と１３とによって包囲された金属ケーシング４の内部から吹出し口１５を通って噴出される。絶縁材ケーシング６の破壊時に発生する砕片は金属ケーシング４によってケーシング内部に留め置かれる。
【００１３】
図２に示した状態では、接点エレメント１７として構成された円錐凹面状のシェル体１３の拡張部と、定置のシェル体１２のリング状に構成された接点エレメント１４とはロックした状態にある。故障電流はもはやスイッチ切換部材５の火花ギャップ９を介しては導かれず、今や、電極７に導電結合されたシェル体１２、互いに接点接続された接点エレメント１４，１７及び、電極８に導電結合されたシェル体１３を介して大地へ流れる。表示エレメント１４を保有するシェル体１２の区分は、今は視覚的に把握できるようになっており、かつ観察者に、過電圧阻止装置の故障したことを告知する。故障した過電圧阻止装置１及び表示装置３は組外され、新たな過電圧阻止装置１及び表示装置３と交換される。
【００１４】
表示装置３は、新しいスイッチ切換部材５の組込みによって、特に経済的な仕方で再び稼働できる状態にされる。接点エレメント１４の螺合を外し、かつ、図面では符号を省いた２つのナットを弛めた後には、ただ両電極７及び８を取外し、次いで新たなスイッチ切換部材５を嵌込んでねじ締結すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実質的に円筒対称形に構成されていて過電圧抑止装置の電流接続部内に組込まれた本発明による表示装置を、故障電流に基づく応答前の状態で示した軸方向断面図である。
【図２】応答後の状態で示した図１の表示装置の概略軸方向断面図である。
【符号の説明】
１ 過電圧阻止装置、 ２ 電流接続部として電位を導く部分、 ３ 表示装置、 ４ 金属ケーシング、 ５ スイッチ切換部材、 ６ 絶縁材ケーシング、 ７，８ 電極、 ９ 火花ギャップ、 １０ 抵抗、 １１ 装薬、 １２，１３ シェル体、 １４ 接点エレメント、 吹出し口、 １６ 表示エレメント、 １７ 接点エレメント

Claims (7)

1. 電気機器、特に過電圧阻止装置（１）の故障状態を表示するための表示装置であって、機器を通電する故障電流を検出するためのセンサと、該センサ、機器の、電位を導く部分（２）に導電接続された火花ギャップ（９）および装薬（１１）を収容するガス密な絶縁材ケーシング（６）と、表示エレメント（１６）とが設けられている形式のものにおいて、絶縁材ケーシング（６）が、表示エレメント（１６）を支持する、２つの部分から成る金属ケーシング（４）によって取り囲まれており、センサと絶縁材ケーシング（６）とが、スイッチ切換部材（５）の一部であり、該スイッチ切換部材（５）において、故障電流の発生時に、装薬を爆発させる火花ギャップが点火されるようになっており、これによって、金属ケーシング（４）の両部分が互いに離れる方向に移動させられて、表示エレメント（１６）を可視にするようになっていると共に故障電流を受け取る導電接続部を形成するようになっており、金属ケーシング（４）が、互いに異なる直径を有する２つのシェル体（１２，１３）によって形成されており、両シェル体（１２，１３）の底部が、スイッチ切換部材（５）の、それぞれ反対の側の端部に保持されており、大きい方の直径を有する第１のシェル体（１２）が、小さい方の直径を有する、外側に表示エレメント（１６）を支持した第２のシェル体（１３）を収容しており、火花ギャップ（９）の両電極（７，８）が、スイッチ切換部材（５）の絶縁材ケーシング（６）によって保持されていて、導電的に両シェル体（１２，１３）のそれぞれ一方を支持していることを特徴とする、電気機器の故障状態を表示するための表示装置。
2. 第２のシェル体（１３）が円錐形に拡張されており、第１のシェル体（１２）の縁部が、シェル体内部に向けられた少なくとも１つの接点エレメント（１４）を支持しており、該接点エレメント（１４）が、両シェル体（１２，１３）の移動時に、導電接続を維持したまま第２のシェル体（１３）の円錐形の拡張部とコンタクト形成するようになっている、請求項１記載の表示装置。
3. 少なくとも１つの接点エレメント（１４）が環状に形成されていて、第２のシェル体（１３）の円錐形の拡張部に適合された内側円錐部を有している、請求項２記載の表示装置。
4. 金属ケーシング（４）の内部が、第２のシェル体（１３）の底部から第１のシェル体（１２）の縁部に導かれたカバー（１８）によって閉鎖されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の表示装置。
5. 両シェル体（１２，１３）の少なくとも一方（１２）が、形成された圧力ガスのための吹出し口（１５）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の表示装置。
6. センサとして、火花ギャップ（９）に対して並列に配置されたオーム抵抗（１０）が設けられている、請求項１記載の表示装置。
7. 絶縁材ケーシング（６）が脆性の材料から成っていて、圧力ガス形成時に、互いに離れる方向に導かれる、両電極（７，８）のそれぞれ一方を保持する少なくとも２つの部分に裂開可能である、請求項１記載の表示装置。

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