PL179117B1

PL179117B1 - Urzadzenie do sygnalizowania wadliwego stanu przyrzadu elektrycznego, zwlaszcza ochronnika przepieciowego PL PL

Info

Publication number: PL179117B1
Application number: PL96312880A
Authority: PL
Inventors: Walter Schmidt
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 2000-07-31
Also published as: KR960032827A; ES2124074T3; SI0729209T1; SK280437B6; EP0729209A1; PL312880A1; AU700660B2; SK23396A3; BR9600783A; CN1050706C; CZ53696A3; DE19506307A1; EP0729209B1; JP3663250B2; JPH08255665A; CN1135109A; RU2158460C2; CZ286499B6; CA2160421A1; CA2160421C

Abstract

1. Urzadzenie do sygnalizowania wadliwego stanu przyrzadu elektrycznego, zwlaszcza ochronnika przepieciowego, zawierajace czujnik do wykrywania przeplywajacego przez przyrzad pradu uszkodzenio- wego, gazoszczelna obudowe z materialu izolacyjne- go, w której to obudowie umieszczone sa czujnik i ladunek materialu wybuchowego, oraz zawierajace element sygnalizujacy, znamienne tym, ze obudowa (6) z materialu izolacyjnego zawiera przerwe iskrowa (9), polaczona w sposób przewodzacy elektrycznie ze znajdujaca sie pod napieciem czescia (2) przyrzadu, i jest otoczona skladajaca sie z dwóch czesci obudowa metalowa (4), na której jest umieszczony element sygnalizujacy (16), przy czym czujnik i obudowa (6) z materialu izolacyjnego stanowia czesc elementu laczeniowego (5), który przy wystapieniu pradu usz- kodzeniowego poprzez wytworzenie gazu pod cisnie- niem przesuwa obie czesci obudowy metalowej (4) wzajemnie wzgledem siebie, powodujac widoczne odsloniecie elementu sygnalizujacego (16) i tworzac polaczenie galwaniczne przejmujace prad uszkodze- niowy. P L 1 7 9 1 1 7 B 1 FIG.1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do sygnalizowania wadliwego stanu przyrządu elektrycznego, zwłaszcza ochronnika przepięciowego, zawierające czujnik do wykrywania przepływającego przez przyrząd prądu uszkodzeniowego, gazoszczelną obudowę z materiału izolacyjnego, w której to obudowie umieszczone są czujnik i ładunek materiału wybuchowego, oraz zawierające element sygnalizujący. W przypadku wystąpienia prądu uszkodzeniowego czujnik powoduje zniszczenie obudowy, przy czym element sygnalizujący staje się widoczny. Obserwujący może bez użycia środków pomocniczych stwierdzić wadliwy stan aparatu elektrycznego i spowodować w porę jego wymianę.

Znane jest z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 564 334 Al urządzenie sygnalizuj ące służące do kontrolowania ochronnika przepięciowego, który może byc instalowany w sieci wysokiego napięcia lub średniego napięcia, z uwagi na możliwość wystąpienia wadliwego stanu roboczego ochronnika. Urządzenie to posiada obudowę z materiału izolacyjnego z łatwo wyłamywalnym okienkiem. Poprzez taką obudowę przeprowadzona jest na wylot prądowa końcówka przyłączeniowa ochronnika przepięciowego. Znajdująca się we wnętrzu obudowy część prądowej końcówki przyłączeniowej jest otoczona rdzeniem magnetycznym, posiadającym uzwojenie stanowiące uzwojenie wtórne utworzonego w ten sposób przekładnika prądowego, którego uzwojenie pierwotne stanowi sama prądowa końcówka przyłączeniowa. To uzwojenie wtórne jest połączone z opornikiem o oporze czynnym, który jest osadzony w ładunku materiału wybuchowego, umieszczonym we wnętrzu obudowy. W przypadku pojawienia się prądu uszkodzeniowego opornik o oporności czynnej, zasilany w sposób ciągły prądem poprzez przekładnik prądowy, bardzo mocno nagrzewa się. Opornik ten po uzyskaniu temperatury większej od pewnej wartości krytycznej temperatury granicznej powoduje odpalenie ładunku wybuchowego. Wtedy okienko w obudowie z materiału izolacyjnego ulega wyłamaniu i barwna taśma, będąca elementem sygnalizującym, zostaje wyrzucona z obudowy. Po zadziałaniu urządzenia i zasygnalizowaniu wadliwego stanu należy zarówno ochronnik przepięciowy jak i samo urządzenie sygnalizujące wymontować i wymienić na nowe.

Celem wynalazku jest dostarczenie urządzenia sygnalizującego, które wyróżnia się prostą konstrukcją, i które po jego zadziałaniu można przy niewielkich kosztach ponownie doprowadzić do stanu gotowości eksploatacyjnej.

Urządzenie do sygnalizowania wadliwego stanu przyrządu elektrycznego, zwłaszcza ochronnika przepięciowego, zawierające czujnik do wykrywania przepływającego przez przyrząd prądu uszkodzeniowego, gazoszczelną obudowę z materiału izolacyjnego, w której to obudowie umieszczone są czujnik i ładunek materiału wybuchowego, oraz zawierające element sygnalizujący, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obudowa z materiału izolacyjnego zawiera przerwę iskrową, połączoną w sposób przewodzący elektrycznie ze znajdującą się pod napięciem częścią przyrządu, i jest otoczona składającą się z dwóch części obudową metalową na której jest umieszczony element sygnalizujący, przy czym czujnik i obudowa z materiału izolacyjnego stanowią część elementu łączeniowego, który przy wystąpieniu prądu uszkodzeniowego poprzez wytworzenie gazu pod ciśnieniem przesuwa obie części obudowy metalowej wzajemnie względem siebie, powodując widoczne odsłonięcie elementu sygnalizującego i tworząc połączenie galwaniczne przejmujące prąd uszkodzeniowy.

Korzystnie, obudowa metalowa jest utworzona z dwóch, posiadających każda inną średnicę, obudów kubkowych, które swoimi dnami są zamocowane każda na jednym z obu przeciwległych końców elementu łączeniowego, przy czym pierwsza obudowa kubkowa mająca większą średnicę obejmuje drugą obudowę kubkową mającą mniejszą średnicę i posiadającą na swojej stronie zewnętrznej element sygnalizujący.

Korzystnie, druga obudowa kubkowa jest ukształtowana jako rozszerzająca się stożkowo, natomiast pierwsza obudowa kubkowa posiada umieszczony na jej krawędzi co najmniej jeden, skierowany do wnętrza tej obudowy element stykowy, który przy odsunięciu się od siebie obydwu obudów kubkowych, styka się ze stożkowo ukształtowanym rozszerzeniem drugiej obudowy kubkowej zachowując połączenie galwaniczne.

Korzystnie, co najmniej jeden element stykowy ma kształt pierścieniowy i posiada stożek wewnętrzny dopasowany do stożkowego rozszerzenia drugiej obudowy kubkowej.

Korzystnie,(wnętrze obudowy metalowej jest zamknięte osłoną, przebiegającąod dna drugiej obudowy kubkowej do krawędzi pierwszej obudowy kubkowej.

Korzystnie, co najmniej jedna z obydwu obudów kubkowych posiada otwory wydmuchowe dla wytworzenia gazu pod ciśnieniem.

Korzystnie, czujnik ma postać opornika o oporności czynnej umieszczonego równolegle względem przerwy iskrowej.

Korzystnie, obie elektrody tworzące przerwę iskrową są trzymane przez obudowę z materiału izolacyjnego elementu łączeniowego i są one umieszczone w sposób umożliwiający przewodzenie elektryczne, każda na przyporządkowanej, jednej z obu obudów kubkowych.

Korzystnie, obudowa z materiału izolacyjnego jest wykonana z kruchego materiału i przy wytworzeniu się gazu pod ciśnieniem ulega ona rozerwaniu na co najmniej dwie, odrzucane od siebie części, na każdej z których mocowana jest jedna z obu elektrod.

Urządzenie, do sygnalizowania według wynalazku, oprócz obudowy metalowej, która może być wielokrotnie używana, zawiera dostępny na rynku i sprzedawany w dużych ilościach element łączeniowy, którego pozostałości po zadziałaniu urządzenia sygnalizującego można łatwo wymontować z obudowy metalowej i zastąpić nowym elementem łączeniowym. Dzięki odpowiedniemu dobraniu przewidzianego w tym elemencie sygnalizującym opornika o oporności czynnej, który może na przykład stanowić bezpiecznik topikowy lub rezystor z dodatnim współczynnikiem temperaturowym, stany robocze, takie j ak impulsy prądowe o wartościach wynoszących na przykład 100 kA w czasie trwania 4/10 ps, przyjmowane przez przyrząd chroniący, mogą w bardzo prosty sposób działać na urządzenie do sygnalizowania nie powodując jego działania. Dzięki zastosowaniu umieszczonej równolegle względem opornika o oporności czynnej przerwy iskrowej, zadziałanie urządzenia sygnalizującego powoduje zapalenie się łuku elektrycznego, który z dużą niezawodnością wywołuje eksplozję ładunku materiału wybuchowego znajdującego się w elemencie łączeniowym. Powstające przy tym odłamki zostająprzechwycone przez obudowę metalową, a wytwarzający się gaz pod ciśnieniem może być odprowadzany z obudowy metalowej w takich kierunkach, aby nie mógł on spowodować powstawania żadnych szkód. Usytuowany na obudowie metalowej element sygnalizujący, który przy zadziałaniu staje się widoczny, może być praktycznie z łatwością obserwowany ze wszystkich stron.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczny w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do sygnalizowania według wynalazku w stanie przed zadziałaniem na skutek przepływu prądu uszkodzeniowego, o kształcie symetrycznego walca i wbudowane w przyłącze ochronnika przepięciowego, w przekroju wzdłuż osi podłużnej, a fig. 2 - urządzenie do sygnalizowania z fig. 1, pokazane w stanie po jego zadziałaniu.

Na fig. 1 i 2 przedstawiony przyrząd elektryczny, który stanowi ochronik przepięciowy 1, z działającą jako przyłącze, doprowadzającą napięcie częścią 2. Doprowadzająca napięcie część 2 jest połączona w sposób umożliwiający przewodzenie prądu elektrycznego z urządzeniem 3 do sygnalizowania wadliwego stanu ochronnika przepięciowego 1. Urządzenie 3 do sygnalizowania posiada składającą się z dwóch części obudowę metalową4, wykonanąz materiału dobrze przewodzącego prąd elektryczny, takiego jak na przykład aluminium lub stop aluminiowy, przy czym obudowa ta jest zamocowana na elemencie łączeniowym 5 urządzenia 3 do sygnalizowania.

Element łączeniowy 5 zawiera maj ącą kształt symetrycznego walca, gazoszczelną obudowę 6 z materiału izolacyjnego, takiego jak na przykład polimer o wysokim stopniu wypełnienia na bazie epoksydów, oraz posiada dwie, mające kształt symetrycznego walca elektrody 7, 8, wprowadzone w obudowę 6 z materiału izolacyjnego, z których każdajest zamocowana na jednym końcu obudowy 6. Obie elektrody 7 i 8 są umieszczone w osi obudowy 6 z materiału izolacyjnego i są usytuowane jedna nad drugą, przy czym ich zwrócone ku sobie swobodne końce, z których jeden, przynależny elektrodzie 7, jest ukształtowany w postaci kolca, tworzą przerwę iskrową 9, znajdującą się w obudowie 6. Zwrócone ku sobie nawzajem końce elektrod 7, 8 są

179 117 połączone z końcówkami przyłączeniowymi opornika 10, włączonego równolegle względem przerwy iskrowej 9 i korzystnie mającego postać bezpiecznika topikowego lub opornika o oporności właściwej rosnącej wraz z temperaturą. Opornik 10 jest odpowiednio dobrany tak, że może przenosić impuls prądowy o dużym natężeniu prądu udarowego, który jeszcze wytrzymuje ochronnik przepięciowy 1, na przykład prądu o natężeniu 100 kA w ciągu 4/10 ps, i że przy obciążeniu trwającym dłużej niż podany powyżej przedział czasowy, na przykład trwającym 0,1 ms, oraz przy prądzie przewyższającym podanąpowyżej wartość graniczną, na przykład o 20 A, jego przewodność elektryczna ulega nagłemu zmniejszeniu się, bądź na skutek stopienia się, bądź na skutek działania zestyku o charakterystyce przejścia PTC. We wnętrzu obudowy 6 z materiału izolacyjnego, w pobliżu przerwy iskrowej 9, umieszczony jest ładunek materiału wybuchowego 11, którego ilość jest tak dobrana, że przy odpaleniu ładunku obudowa 6 rozpada się na co najmniej dwie, oddalające się od siebie w różnych kierunkach części, z których każda przytrzymuje odpowiednią jedną z elektrod 7, 8.

Obudowa metalowa 4 jest utworzona z dwóch, mających różne średnice obudów kubkowych 12,13, które swoimi dnami są zamocowane każda na jednym z obu przeciwległych końców elementu łączeniowego 5. W obudowę kubkową 12 posiadającą większą średnicę wchodzi mająca mniejszą średnicę obudowa kubkowa 13. Obudowa kubkowa 12 posiada w dnie otwór, przez który przeprowadzona jest część przyłączeniowa elektrody 7, połączona galwanicznie ze znajdującą się pod napięciem częścią 2 ochronnika przepięciowego i posiadająca gwint zewnętrzny. Obudowa kubkowa 12 jest połączona trwale, za pomocą nie pokazanej tu nakrętki, z górnym końcem elementu łączeniowego 5. Na krawędzi obudowy kubkowej 12 j est umieszczony co najmniej jeden element stykowy 14, który ma kształt podobny do kształtu pierścienia i który posiada stożek wewnętrzny. Taki element stykowy 14 jest wyposażony w gwint wewnętrzny, współpracujący z gwintem zewnętrznym obudowy kubkowej 12. Ponadto obudowa kubkowa 12 posiada otwory wydmuchowe 15 dla gazu występującego pod ciśnieniem. Te otwory wydmuchowe mogą być wyposażone w filtry, zatrzymujące we wnętrzu obudowy części stałe, i mogą być tak ukształtowane, aby wydostający się na zewnątrz gaz będący pod ciśnieniem był odprowadzany w określonym kierunku.

Obudowa kubkowa 13 również posiada w swoim dnie otwór, przez który jest przeprowadzona część przyłączeniowa elektrody 8, wyposażona w gwint zewnętrzny, przy czym jest na nią podawany potencjał ziemi. Obudowa kubkowa 13 jest połączona trwale, za pomocą nie pokazanej tu nakrętki, z dolnym końcem elementu łączeniowego 5. Na obudowie kubkowej 13, po jej zewnętrznej stronie, nie zasłoniętej przez obudowę 12, umieszczony jest element sygnalizujący 16, ukształtowany na przykład jako barwna powłoka. Obudowa kubkowa 13 jest ukształtowana jako rozszerzająca się stożkowo, a w obszarze krawędzi jest ukształtowana po swojej zewnętrznej stronie jako elektryczny elelment stykowy 17, który jest dopasowany do wewnętrznego stożka elementu stykowego 14, posiadającego kształt pierścieniowy. Wnętrze obudowy metalowej 4 jest zamknięte osłoną 18, przebiegającąod dna obudowy kubkowej 13 do krawędzi obudowy kubkowej 12.

Sposób działania urządzenia sygnalizującego 3 jest następujący:

W normalnych warunkach roboczych przez ochronnik przepięciowy 1 przepływa jedynie niewielki prąd upływowy, którego wartość mieści się zazwyczaj w zakresie mA. Prąd upływowy płynie od znajdującej się pod napięciem części 2, poprzez elektrodę 7, opornik 10, elektrodę 8 i przez połączony galwanicznie z elektrodą 8 za pośrednictwem połączenia śrubowego, nie pokazany tu, odcinek giętkiego przewodu do ziemi. W odpowiedni sposób odprowadzane są od ochronnika przepięciowego 1 do ziemi impulsy prądowe o charakterystyce gwarantowanej, na przykład impulsy do 100 kA w ciągu 4/10 ps, które przepływają przez ochronnik w wyniku przepięć, nie powodując przy tym zadziałania urządzenia do sygnalizowania 3.

Jeżeli ochronnik przepięciowy 1 względnie inny odpowiadający mu przyrząd elektryczny, taki jak na przykład izolator łącznika lub transformatora względnie izolator urządzenia wysokiego napięcia wykazuje defekt, wtedy poprzez opornik 10 o oporności czynnej działający jako czujnik prądowy płynie prąd uszkodzeniowy o zakresie wartości występujących w amperach

179 117 lub nawet w kiloamperach. Opornik 10 ulega znacznemu nagrzaniu i przechodzi w okresie czasu wynoszącym kilka ms w stan wysokoopomościowy, albo wskutek jego stopienia albo też jako zestyk o charakterystyce przejścia PTC. Prąd uszkodżeniowy przenosi się teraz przy wytwarzaniu łuku elektrycznego w torze prądowym zawierającym przerwę iskrową9. Ładunek materiału wybuchowego 11 umieszczony w obszarze przerwy iskrowej 9 zostaje odpalony przez powstały hik elektryczny. Wytworzony przy tym gaz pod ciśnieniem rozrywa kruchą obudowę 6 z materiału izolacyjnego w sposób gwałtowny i odrzuca elektrodę 8 i połączonąz niąszty wno obudowę kubkową 13 do dołu, co powoduje, że urządzenie sygnalizujące 3 znajduje się teraz w stanie, jako został pokazany na fig. 2. Gaz pod ciśnieniem zostaje wyrzucony poprzez okienka wylotowe z wnętrza obudowy metalowej 4, znajdującej się w przestrzeni zamkniętej przez obudowy kubkowe 12,13. Odłamki, powstałe przy zniszczeniu obudowy 6 z materiału izolacyjnego, zostają zatrzymane przez obudowę 4 w jej wnętrzu.

W urządzeniu znajdującym się w stanie pokazanym na fig. 2 element stykowy 17 ukształtowany w postaci stożkowego rozszerzenia się obudowy kubkowej 13 oraz maj ący kształt pierścieniowy element stykowy 14 będący częścią stałej obudowy kubkowej 12, zaciskająsię nawzajem. Prąd uszkodzeniowy nie płynie już poprzez przerwę iskrową 9 elementu łączeniowego 5, lecz płynie teraz przez połączoną galwanicznie z elektrodą 7 obudowę kubkową 12, następnie przez stykające się wzajemnie ze sobą elementy stykowe 14 i 17, oraz przez obudowę kubkową 13, połączoną galwanicznie z elektrodą 8, do ziemi. Obszar obudowy kubkowej 12, na którym znajduje się element sygnalizujący 14, stał się teraz widoczny i sygnalizuje obserwatorowi wadliwy stan ochronnika przepięciowego. Wadliwy ochronnik przepięciowy 1 i urządzenie 3 do sygnalizowania można teraz wymontować i na ich miejsce zamontować nowe urządzenia.

Urządzenie 3 do sygnalizowania można w szczególnie oszczędny sposób przywrócić do stanu gotowości eksploatacyjnej przez zamontowanie nowego elementu łączeniowego 5. Po odkręceniu elementu stykowego 14 i odkręceniu obu nie pokazanych tu nakrętek należy tylko wyjąć obie elektrody 7 i 8, a następnie włożyć nowy element łączeniowy 5 i przykręcić go.

179 117

FIG.2

179 117

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do sygnalizowania wadliwego stanu przyrządu elektrycznego, zwłaszcza ochronnika przepięciowego, zawierające czujnik do wykrywania przepływającego przez przyrząd prądu uszkodzeniowego, gazoszczelną obudowę z materiału izolacyjnego, w której to obudowie umieszczone są czujnik i ładunek materiału wybuchowego, oraz zawierające element sygnalizujący, znamienne tym, że obudowa (6) z materiału izolacyjnego zawiera przerwę iskrową (9), połączonąw sposób przewodzący elektrycznie ze znajdującą się pod napięciem częścią (2) przyrządu, i jest otoczona składającą się z dwóch części obudową metalową (4), na której jest umieszczony element sygnalizujący (16), przy czym czujnik i obudowa (6) z materiału izolacyjnego stanowią część elementu łączeniowego (5), który przy wystąpieniu prądu uszkodzeniowego poprzez wytworzenie gazu pod ciśnieniem przesuwa obie części obudowy metalowej (4) wzajemnie względem siebie, powodując widoczne odsłonięcie elementu sygnalizującego (16) i tworząc połączenie galwaniczne przejmujące prąd uszkodzeniowy.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obudowa metalowa (4) jest utworzona z dwóch, posiadających każda inną średnicę, obudów kubkowych (12,13), które swoimi dnami są zamocowane każda najednym z obu przeciwległych końców elementu łączeniowego (5), przy czym pierwsza obudowa kubkowa (12) mająca większą średnicę obejmuje drugą obudowę kubkową(13) mającąmniejsząśrednicę i posiadającąna swojej stronie zewnętrznej element sygnalizujący (16).
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że druga obudowa kubkowa (13) jest ukształtowana jako rozszerzająca się stożkowo, natomiast pierwsza obudowa kubkowa (12) posiada umieszczony na jej krawędzi co najmniej jeden, skierowany do wnętrza tej obudowy element stykowy (14), który przy odsunięciu się od siebie obydwu obudów kubkowych (12,13), styka się ze stożkowo ukształtowanym rozszerzeniem drugiej obudowy kubkowej (13) zachowując połączenie galwaniczne.
4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że co najmniej jeden element stykowy (14) ma kształt pierścieniowy i posiada stożek wewnętrzny dopasowany do stożkowego rozszerzenia drugiej obudowy kubkowej (13).
5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wnętrze obudowy metalowej (4) jest zamknięte osłoną(18), przebiegającą od dna drugiej obudowy kubkowej (13) do krawędzi pierwszej obudowy kubkowej (12).
6. Urządzenie według zastrz. 2 albo 3, znamienne tym, że co najmniej jedna obudowa kubkowa (12) z obydwu obudów kubkowych (12,13) posiada otwory wydmuchowe (15) dla wytworzonego gazu pod ciśnieniem.
7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym. że czujnik mapostać opornika (10) o oporności czynnej umieszczonego równolegle względem przerwy iskrowej (9).
8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obie elektrody (7,8) tworzące przerwę iskrową(9) sątrzymane przez obudowę (6) z materiału izolacyjnego elementu łączeniowego (5) i są one umieszczone w sposób umożliwiający przewodzenie elektryczne, każda na przyporządkowanej jednej z obu obudów kubkowych (12,13).
9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obudowa (6) z materiału izolacyjnego jest wykonana z kruchego materiału i przy wytworzeniu się gazu pod ciśnieniem ulega ona rozerwaniu na co najmniej dwie, odrzucane od siebie części, na każdej z których mocowana jest jedna z obu elektrod (7, 8).

* * *

179 117