SE438734B - Sett att detektera forekomsten av fremmande partiklar i en gastet, elektrisk anordning - Google Patents

Description

(19oO4sz-7 2 de av haveriet skadade delarna demonteras och repareras.

I allmänhet rör sig de i gasisolerade elektriska anord- ningar av tillsluten typ inrymda metallpartiklarna i ett elektriskt fält och under inverkan av tyngdkraften vid bott- nen av en jordad tankdel, på ett sätt som beskrives nedan.

I fig l visas en elektrisk anordning i förenklad form för att göra beskrivningen kortfattad. Den elektriska anord- I ningen innefattar ett cylindriskt jordat hölje eller tank 3, '10 15- 20, 30 som utgör en första elektrod, samt en central ledare 1, som utgör en andra elektrod. Spalten mellan höljet 3 och cent- ralledaren l är fylld med en isolerande gas 2. En nålfor- mig metallisk partikel 4 finns på tankens 3 botten. När ingen.spänning påtryckes centralledaren l är den metallis- ka partikeln 4 i vila, såsom visas vid (a) i fig l- När en spänning påtryckes centralledaren l utövas_elektrosta- tisk kraft på den metalliska partikeln. Den elektrosta- tiska kraften ökas allteftersom spänningen höjes. Då den elektrostatiska kraften övervinner tyngdkraften bringas den metalliska partikeln att stå, såsom visas vid (b) samt (c) i fig l. När spänningen höjes ytterligare förflyttas den metalliska partikeln uppåt varvid partikeln flyter i gasen och når centralledaren l såsom visas vid (c), (d) och (e) i fig l. När den elektrostatiska kraften blir sva- U gare än tyngdkraften, eller när den elektrostatiska kraf- 25* tens riktning omkastas faller den metalliska partikeln 4 ned såsom visas vid (e), (f) och (g) i fig l, och vid kontakt med den jordade tankens 3 botten alstrar partikeln I mekaniska vågor, vilka i huvudsak består av ultraljudsvå- gor. Med en nålformig metallpartikel blir den elektrosta- tiska kraften proportionell mot kvadraten på partikelns . längd, medan tyngdkraften är direkt proportionell mot par- (ss .tikelns längd, så att ju längre partikeln är desto aktiva- re blir partikelns rörelse och desto större blir de alst- rade mekaniska vågorna. Med en klotformig metallpartikel är den elektrostatiska kraften proportionell mot kvadra- ten på partikelns radie, medan tyngdkraften är proportio- ' nell mot kuben av partikelns radie, så att ju större 10 15 20 25 '30 35 n- w-vw-nv-v-wm-flø--fi-.V V_....... ...n _ anordningar, g79oo45s-7 3 partikelns radie är desto mindre blir partikelns aktiva rörelse. I vilket fall som helst rör sig den metalliska partikeln 4 aktivt omkring i spalten mellan centralledaren l och den jordade tanken 3 och under metallpartikelns upp- och nedrörelse sker genombrott av isoleringen vid en spän- ning, som är mycket lägre än genombrottsspänningen vid frånvaro av metallpartikeln.

De mekaniska vågorna inbegripet ultraljudsvågor, för- orsakas också av koronaurladdning, vilken sker vid en läg- re spänning än om inga metallpartiklar är närvarande. Éig 2 visar en utföringsform av en elektrisk anord- ning, som kan påverkas av förekomsten av metallpartiklar.

En centralledare l uppbäres av ett jordat hölje 3 via iso- lerande distansorgan 9, vilka inbegriper fogar 9a för hop- koppling av intill varandra-liggande sektioner av ledaren l.

Om klotformiga metallpartiklar 10 eller nålformiga metall- partiklar 4 förekommer sker isolationsgenombrott vid en låg spänning.

Liknande problem uppstår även i gasfyllda kretsbrytare.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt att detektera metallpartiklar i gastillslutna elektriska anordningar.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att möjlig- göra lokalisering av i gastillslutna elektriska anord- ningar förekommande metallpartiklar.

Enligt uppfinningen åstadkommes ett sätt att detektera främmande partiklar i gastillslutna elektriska varvid sättet utmärkes av att en spänning påtryckes det högspänningsledande elementet för alstring av ultraljudvågor genom kollision mellan främmande partiklar och tanken, varvid vågorna fortplantas genom att de av kollisionen alstrade och genom tanken och att storleken tanken; fortplantade ultraljudvàgorna avkännes; på de avkända ultraljudvågorna indikeras för bestämning av om de främmande partiklarna är nål- eller klotformiga. 37900455-73 4 Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i detalj i det följande under hänvisning till bifogade ritningar. Fig l visar ett längdsnitt av en elektrisk anordning och vi- sar schematiskt hur en nâlformig metallpartikel rör sig i den elektriska anordningen under inverkan av ett elektriskt fält och tyngdkraften. Fig 2 visar ett längdsnitt av en samlingsskena med däri inrymda metallpartiklar. Fig 3 vi- ' sar en utföringsform av en till en elektrisk anordning glo kopplad detekteringsanordning enligt uppfinningen. Fig 4 är ett diagram, som visar storlekarna av avkänningsorga- nets utsignal i relation till den påtryckta spänningen.

Fig 5A visar detekteringsorganet i fig 3, som är kopplat till en gasfylld samlingsskena. Fig 5B visar detekterings- - organet i fig 3, som är kopplat till en gasfylld kretsbry- 15 .29 25 330 tare. Fig 6 visar ytterligare en utföringsform av uppfin- ningen med tvâ avkänningsorgan i olika lägen. Fig 7 visar ytterligare en utföringsform av uppfinningen med två avkän~ ningsorgan av olika polaritet monterade på sama ställe.

Fig 8 visar ytterligare en utföringsform av uppfinningen med en förenklad mätningsanordning. Fig 9 och 10 visar olika variationer av den förenklade mätningsanordningen.

Pâffig 3 visas en utföringsform av en detekteringsan- ordning, som har en högspänningscentralledare 1, som är in- byggd i ett jordat hölje eller tank 3, vilken innehåller en isoleringsgas 2. En nålformig metallpartikel 4 och klotfinmfiga metallpartiklar 10 återfinns i höljet 3. När en spänning påtryckes centralledaren l rör sig de metalliska partiklar- na 4 och 10 upp och ner och alstrar mekaniska vågor, vilka huvudsakligen består av ultraljudsvågor, vid kollision med det jordade höljet 3. De mekaniska vågorna alstras också genom koronaurladdning, vilken sker vid lägre spänning än om inga metallpartiklar förekommer. Ett ultraljudvâgsav- känningsorgan 5, t ex ett piezoelektriskt organ, monteras på det jordade höljets 3 yttersida för att avkänna de genom .l0 rfis fláo. 30 35 7900453-7 5 höljet 3 fortplantade ultraljudsvågorna och omvandlar -ultraljudsvågorna till en elektrisk signal. En ledning 6 förbinder avkänningsorganet 5 med en förstärkare 7, vars utsignal matas till en presentationsanordning 8, t ex ett synkronoskop eller digital minnesanordning, för att möj- liggöra observation. Förekomsten av metallpartiklar i det jordade höljet 3 kan sålunda detekteras genom den av pre- sentationsanordningen 8 avgivna indikeringen.

Fig 4 visar den av ultraljudvågsavkänningsorganet 5 alstrade utsignalen. Kurvorna innanför klammern A erhål- les, när nålformiga metallpartiklar förekommer. Kurvorna innanför klammern B erhålles, när klotformiga metallpar- tiklar förekommer. Vid förekomsten av nâlformiga metall- lpartiklar blir utgångsspänningarna ungefär vid eller över en nivå av lV. Längre metallpartiklar har funnits resul- tera i högre utgångsspänningar. Med förekomsten av de klotformiga metallpartiklarna blir den detekterade spän- -ningen ungefär vid eller under en nivå av 0,5V. Det är där- för möjligt att särskilja mellan storlekarna av vågorna för att bestämma om de förekommande metallpartiklarna är fnålformiga eller klotformiga. Med andra ord kan man avgö- ra att de förekommande partiklarna är nålformiga om avkän- ningsorganets utsignal ligger över en viss nivå (exempel- frvis 0,75 V) och att de förekommande partiklarna är klotfimmü- -ga om avkänningsorganets utsignal ligger under denna nivå.

Fig SA resp SB visar ultraljudvågsavkänningsorgan 5, som är kopplade tillen gasfylld samlingsskena resp kretsbry- tare. I kretsbrytaren i fig SB inrymmes relativt rörliga kontakter ll i ett gasfyllt hölje 12, varvid dessa kontak- ter är kopplade till gasfyllda samlingsskenor 13. I båda fallen medger indikeringsanordningen 8 observation av de på grund av förekomsten av metallpartiklar 4 och 10 i ett jordat hölje 3 resp 12 förekommande ultraljudvågor. Dielekt- riskt genomslag kan förhindras genom användning av detek- teringsanordningen.

I fig 6 monteras minst tvâ avkänningsorgan 5 på olika ställen 'pa sanna jordade nöija ga (anar på anka hönan a, l5ï, och en enda indikeringsanordning 8 kopplas till båda 1Q_ r?90o4ss-7 6 ~ avkänningsorganen för att samtidigt indikera två ingångs- : spänningar. Tidsfördröjningen Ti hos en spänningsvåg i för- *hållande till den andra spänningsvågen uppmäts och används H.. tillsammans med ultraljudvågens fortplantningshastighet ge- 'nom de jordade Wfljena 3 och 15 för den för lokalisering av metallpartiklarna erforderliga beräkningen. Om en diffe- " rentialförstärkare l6 används kan de yttre mekaniska låg- -.frekvensljuden,_som överförs till de jordade höljena 3 och 21.15 och som avkännes av avkänningsorganen 5, borttagas. Så- lunda förbättras mätningens noggrannhet.

Såsom visas i fig 7 monteras differentialavkännande ~ organ l4a och l4b av olika polaritet på samma ställe, var- .;5 ¿,à5 1 É3d f¿.:3S: - vid dessa anpassas för att utföra en ytterligare differen- Ktieringsoperation. Genom denna ytterligare differentie- ringsoperation förbättras mätningens känslighet.

De i fig 5A, SB, 6, 7 samt 8 visade detekteringsanord- - ningarna är relativt skrymmande och behöver en växelströms- 'kraftkälla. Dessa är ofördelaktiga vid vissa tillämpningar. _ __;,- Dessutom kan ett speciellt stöd behövas för att kunna utfö- ffëøj ra detektering av metallpartiklar i en högt belägen elekt- _risk anordning.

Fig 8 visar ytterligare en utföringsform av an- t ordningen för genomförande av sättet enligt uppfin- ;_ningen¿ Ett ultraljudvågsavkänningsorgans 15 utsignal matas via en ledning 6 till en förstärkare 22 och förstärks där _till erforderlig nivå. Förstärkarens 22 utsignal detekteras ,.medelst en detektor 23 för omvandling till en vågform, som är anpassad för drivning av ett direktläsande instrument, :.t_ex-ett visarinstrument.24¿ Instrumentet 24 kan vara en toppmätare eller medelvärdesmätare. Förstärkaren 22, de- - tektorn 23 och visarinstrumentet 24 bildar en förenklad mätningsanordning 21 och samtliga verksamgöres av en bärbar 'l_källa, t~ek ett batteri (torrceller eller kadmiumceller) och, sålunda behöver ingen växelströmskälla användas. Om avläsningen på instrumentet 24 är större än ett bestämt vär- de, förutsättes förekomsten av metallpartiklar. '.r_ Uttag 25 anordnas vid förstärkarens 22 utgång för, 'ïpatt medge anslutning av ett synkronoskop, medelst vilket spänningens vågform kan observeras, så att man kan bedöma ' 'fis- 79oo4ss+7a 7 I om förekommande metallnartiklar är nålformiga eller klot- formiga samt storleken hos metallpartiklarna.

Såsom visas i fig 9, kan ett bandpassfilter 26 inmon- teras mellan detektorn 23 och visarinstrumentet 24, så att enbart den detekterade spänningen av en förutvald frekvens :matas till visarinstrumentet 24. Bandpassfiltret 26 är an- vändbart för att undertrycka brus, så att visarinstrumen- tet 24 erhåller en signal, som motsvarar en brusfri ultra- ng lljudvåg. a ro' Fig 10 visar ytterligare en utföringsform av uppfin- ningen. Visarinstrumentet 24 enligt fig 10 har här ersatts med en analog/digital-omvandlare 27 och en digital presen- tationsanordning 28.

Fig 10 visar ytterligare en utföringsform av en anordning för genomförande av sättet enligt upp- finningen. Visarinstrumentet 24 enligt fig 10 har här-ersatts med en analog/digital-omvandlare 27 och en digital presentationsanordning 28.

Claims (2)

--; fio' 115 '20 -dande element,

1 %§ A0§ó 4 96-? 8 PATENTKRAV 7 l. Sätt att detektera förekomsten av främmande partiklar i en gastät, elektrisk anordning, som innefat- tar-en tank vid jordpotentialen, innehåller en isoleran- de gas och har ett i tanken anordnat högspänningsle- k ä n n-e t e c k n att därav, att en spänning påtryckes det högspänningsledande elementet för alstríng av ultraljudvågor genom kollision mellan främmande partiklar och tanken, varvid vågorna fort- plantas genom tanken; att de av kollisionen alstrade och genom tanken fortplantade ultraljudvågorna avkännes; och att storleken på de avkända ultraljudvågorna indi- keras för bestämning av om de främmande partiklarna är nål- eller klotformiga.

2. Sätt enligt patentkravet 1,- k ä n n e t e c k - 'n a t därav, att de genom tanken fortplantade ultraljud- vågorna avkännes vid ett flertal på avstånd från varandra " belägna ställen på tanken; att tidsskillnaden mellan šavkänningarna av ultraljudvågorna vid nämnda ställen fdetekteras och indikeras; och att platsen för de främ- mande partiklarna beräknas utifrån de detekterade tids- skillnaderna.