SK280437B6 - Zariadenie na indikáciu poruchy elektrického príst - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na indikáciu poruchy elektrického prístroja, najmä zvodiča prepätia, so snímačom na zisťovania chybného prúdu tečúceho prístrojom, s plynotesným izolačným telesom a s indikačným elementom. Pri vzniku chybného prúdu spôsobí snímač porušenie izolačného telesa a zviditeľnenie indikačného elementu. Pozorovateľ môže bez použitia pomocných prostriedkov rozpoznať poruchu prístroja a včas zariadiť jeho výmenu.

Doterajší stav techniky

Riešenie podľa vynálezu vychádza zo známeho vyhotovenia týchto indikačných zariadení, z ktorých jedno je napríklad opísané v EP 0 564 334 Al. Indikačné zariadenie opísané v tomto spise slúži na monitorovanie poruchy prevádzkového stavu zvodiča prepätia, použitého v sieti vysokého alebo stredného napätia. Toto indikačné zariadenie obsahuje izolačné teleso s ľahko porušiteľným okienkom. Týmto izolačným telesom prechádza prúdová svorka zvodiča prepätia. Časť prúdovej svorky nachádzajúca sa vnútri izolačného telesa je obklopená jadrom magnetu, ktoré nesie sekundárne vinutie prúdového meniča, ktorého primárne vinutie tvorí prúdová svorka. Sekundárne vinutie je spojená s ohmickým odporom, ktorý je uložený v náloži trhaviny usporiadanej vnútri izolačného telesa. Pri vzniku chybného prúdu sa ohmický odpor, ktorý je neustále napájaný prúdom z prúdového meniča, veľmi silne ohreje. Odpor sa ohreje nad kritickú medznú teplotu a zapáli nálož trhaviny. Okienko v izolačnom telese sa pritom rozlomí a farebná stuha, slúžiaca ako indikačný element, sa cez neho vymrští von. Potom, čo došlo k signalizácii poruchy pristroja, vykoná sa demontáž a výmena zvodiča prepätia aj indikačného zariadenia.

Úlohou vynálezu je preto vytvoriť zariadenie na indikáciu poruchy elektrického prístroja, ktoré bude mať jednoduchú konštrukciu, a ktoré po indikácii poruchy prístroja môže byť opäť hospodárne uvedené do prevádzky.

Podstata vynálezu

Túto úlohu spĺňa zariadenie na indikáciu poruchy elektrického prístroja, najmä zvodiča prepätia, so snímačom na zisťovanie chybného prúdu tečúceho prístrojom, s plynotesným izolačným telesom, v ktorom je umiestnený snímač, iskrisko, elektricky vodivo spojené s dielom prístroja vedúcim potenciál, a nálož trhaviny, a s indikačným elementom, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že izolačné teleso je obklopené dvojdielnym kovovým krytom nesúcim indikačný element, pričom snímač a izolačné teleso sú súčasťou spínacieho elementu.

Zariadenie podľa vynálezu teda okrem viackrát použiteľného kovového krytu obsahuje iba komerčne dostupný spínači element vyrábaný vo veľkých sériách, ktorého zvyšky sa po zareagovaní zariadenia ľahko z kovového krytu demontujú či odstránia, a ktorý' sa ľahko nahradí novým spínacím elementom.

Vhodným dimenzovaním ohmického odporu v spínacom elemente, napríklad tavnej poistky alebo odporu PTC, čiže odporu s kladným teplotným súčiniteľom, môžu veľmi jednoduchým spôsobom prevádzkové stavy, ktoré majú byť týmto ochranným zariadením podľa vynálezu prijímané, ako napríklad prúdové nárazy s veľkosťou narpíklad 100 kA v priebehu 4/10 ps, pôsobiť na toto zariadenie bez toho, a by vyvolali jeho zareagovanie. Použitím iskriska umiestneného paralelne s ohmickým odporom sa pri zareagovaní indikačného zariadenia zapáli svetelný oblúk, ktorý s veľkou istotou vyvolá explóziu nálože trhaviny usporiadanej v spínacom elemente. Črepy, ktoré pritom vzniknú, sú zachytené kovovým krytom a vzniknutý stlačený plyn je vedený kovovým krytom do smerov, v ktorých nemôže nijako škodiť. Indikačný element umiestnený na kovovom kryte, ktorý sa pri zareagovaní zariadenia zviditeľní, môže byť dobre pozorovaný prakticky zo všetkých strán.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej bližšie objasnený na príkladnom uskutočnení vynálezu podľa priložených výkresov, na ktorých obr. 1 znázorňuje v axiálnom reze zariadenie podľa vynálezu, ktoré má v podstate valcový symetrický tvar a je vstavené do prúdovej svorky zvodiča prepätia, a to pred zareagovaním v dôsledku chybného prúdu, a obr. 2 zariadenie podľa vynálezu podľa obr. 1 po zareagovaní.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 a 2 je znázornený elektrický pristroj, vyhotovený ako zvodič 1 prepätia, s dielom 2 vedúcim potenciál, ktorý' pôsobí ako prúdová svorka, a ktorý je elektricky vodivo spojený so zariadením 3 na indikáciu poruchy elektrického prístroja, v tomto prípade zvodiča 1 prepätia. Zariadenie 3 obsahuje dvojdielny kovový kiyt 4 z materiálu dobre vedúceho elektrický prúd, ako je hliník alebo zliatina hliníka, ktorý je upevnený na spínacom elemente 5 zariadenia 3.

Spínací element 5 obsahuje valcovo symetrické plynotesné izolačné teleso 6 z krehkého materiálu, napríklad z vysoko plneného polyméru na báze epoxidu a dve valcovo symetrické elektródy 7, 8, prechádzajúce do izolačného telesa 6 a upevnené vždy na jednom z koncov izolačného telesa 6. Obe elektródy 7, 8 sú usporiadané nad sebou v osi izolačného telesa 6 a svojimi navzájom privrátenými voľnými koncami, z ktorých koniec elektródy 7 je vytvorený ako špička, tvorí iskrisko 9 nachádzajúce sa v izolačnom telese 6. Navzájom privrátené koncové časti elektród 7, 8 sú spojené s prúdovými svorkami odporu 10 zapojeného paralelne s iskriskom 9 a vytvoreného výhodne ako tavná poistka alebo termistor s kladným teplotným súčiniteľom. Odpor 10 je dimenzovaný tak, že môže viesť prúdový náraz, napríklad s veľkosťou 100 kA a dĺžkou 4/10 ps, ktorý ešte zvodič 1 prepätia vydrží, pričom pri zaťažení dlhšom ako vopred stanovený čas, napríklad 0,1 ms, sa prúdom väčším ako vopred stanovená medzná hodnota, napríklad prúdom s veľkosťou 20 A, jeho elektrická vodivosť nárazovito zmenší, a to roztavením alebo prechodom PTC. Vnútri izolačného telesa 6 neďaleko iskriska 9 je umiestnená nálož 11 trhaviny, ktorej množstvo je stanovené tak, že pri zapálení tejto nálože 11 trhaviny sa izolačné teleso 6 rozdelí do aspoň dvoch od seba navzájom vedených dielov, z ktorých každý upevňuje jednu z oboch elektród 7, 8.

Kovový kryt 4 je tvorený dvoma miskovými telesami 12, 13, ktoré majú rôzne priemery, a ktoré sú svojimi dnami vždy upevnené v protiľahlých koncoch spínacieho elementu

5. V prvom miskovom telese 12, ktoré má väčší priemer, je uložené druhé miskové teleso 13 s menším priemerom. Prvé miskové teleso 12 je vo svojom dne vybavené otvorom, kto hm prechádza prúdová svorka elektródy 7, spojená s dielom 2 vedúcim potenciál zvodiča 1 prepätia a vybavená vonkajším závitom. Prvé miskové teleso 12 je prostredníctvom neznázomenej matice pevne spojené s horným koncom spínacieho elementu 5. Prvé miskové teleso 12 nesie na svojom okraji aspoň jeden prstencový kontaktný element 14, smerujúci do vnútrajška prvého miskového telesa 12 a vybavený vnútorným kužeľom. Tento prstencový kontaktný element 14 je vybavený vnútorným závitom, zodpovedajúcim vonkajšiemu závitu prvého miskového telesa 12. Prvé miskové teleso 12 je ďalej vybavené výfukovými otvormi 15 na stlačený plyn. Tieto výfiikové otvory 15 môžu byť vybavené filtrami zadlžujúcimi pevné častice vnútri kovového krytu 4 a sú vytvorené tak, že vystupujúci stlačený plyn je vedený vo vopred stanovenom smere.

Druhé miskové teleso 13 je vo svojom dne taktiež vybavené otvorom, ktorým prechádza prúdová svorka elektródy 8, vybavená vonkajším závitom a pripojená na uzemnenie. Druhé miskové teleso 13 je prostredníctvom neznázomenej matice pevne spojené s dolným koncom spínacieho elementu 5. Druhé miskové teleso 13 nesie na svojej vonkajšej strane, zakryté prvým miskovým telesom 12, indikačný element 16, vytvorený napríklad ako farebná vrstva. Druhé miskové teleso 13 sa kužeľovito rozširuje a je v oblasti svojho okraja na svojej vonkajšej strane vytvorené ako elektrický kontaktný element 17, tvarom prispôsobený vnútornému kužeľu prstencového kontaktného elementu 14. Vnútrajšok kovového krytu 4 je uzatvorený vekom 18 vedeným odo dna druhého miskového telesa 13 k okraju prvého miskového telesa 12.

Spôsob činnosti zariadenia 3 je tento: v normálnych prevádzkových podmienkach vedie zvodič 1 prepätia iba malý zvodový prúd, ktorý má veľkosť rádovo v rozsahu miliampérov. Tento zvodový prúd tečie z dielu 2 vedúceho potenciál cez elektródu 7, odpor 10, ďalšiu elektródu 8 a cez neznázornenú ohybnú vodivú časť, ktorá je s touto ďalšou elektródou 8 spojená prostredníctvom skrutkového spoja, do zeme. Podobne sa do zeme odvádzajú prúdové nárazy garantované z vodičom 1 prepätia, napríklad s veľkosťou 100 kA a dĺžkou 4/10 ps, ktoré pretekajú z vodičom 1 prepätia ako sled prepätia, bez toho aby zariadenie 3 zareagovalo.

Ak má zvodič 1 prepätia alebo aj iný elektrický pristroj, napríklad izolátor spínača alebo transformátora alebo izolátor vysokonapäťového zariadenia, poruchu, tečie chybný prúd s veľkosťou rádovo v rozsahu ampérov alebo dokonca kiloampérov ohmickým odporom 10, pôsobiacim ako snímač prúdu. Odpor 10 sa silne ohreje a v priebehu niekoľkých milisekúnd prejde roztavením alebo prechodom PTC do vysoko ohmického stavu. Chybný prúd komutuje teraz pri vytvorení svetelného oblúka do prúdového obvodu obsahujúceho iskrisko 9. Nálož 11 trhaviny usporiadaná pri iskrisku 9 sa vytvoreným svetelným oblúkom zapáli. Stlačený plyn, ktorý pritom vznikne, roztrhne naraz krehké izolačné teleso 6 a spôsobí premiestnenie elektródy 8 a druhého miskového telesa 13 s ňou pevne spojeného smerom dolu až do stavu zariadenia 3 znázorneného na obr. 2. Stlačený plyn vyrazí výfukovými otvormi 15 z vnútrajška kovového krytu 4, obklopeného miskovými telesami 12 a 13. Črepy, vzniknuté pri rozbití izolačného telesa 6, sú zadržané kovovým krytom 4.

V stave zariadenia 3, znázornenom na obr. 2, sa kuželovité rozšírenie druhého miskového telesa 13, vytvorené ako elektrický kontaktný element 17, a prstencový kontaktný element 14 vzprieči. Chybný prúd už vtedy nie je vedený iskriskom 9 spínacieho elementu 5, lež teraz preteká prvým miskovým telesom 12, galvanický spojeným s elektródou 7, a ďalej navzájom spojenými kontaktnými ele mentmi 14 a 17 a druhým miskovým telesom 13, galvanický spojeným s ďalšou elektródou 8, do zeme. Časť prvého miskového telesa 12, ktorá nesie indikačný element 16, je teraz dobre viditeľná a signalizuje pozorovateľovi poruchu zvodiča 1 prepätia. Tento zvodič 1 prepätia a zariadenie 3 môžu byť potom odmonotované a nahradené novými prístrojmi.

Zariadenie 3 môže byť zvlášť hospodárne opäť uvedené do prevádzky montážou nového spínacieho elementu 5. Po odskrutkovaní prstencového kontaktného elementu 14 a uvoľnení oboch neznázomených matíc je nutné vybrať iba obe elektródy 7 a 8 a potom vložiť nový spínací element 5 a opäť priskrutkovať.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie na indikáciu poruchy elektrického prístroja, najmä zvodiča (1) prepätia, so snímačom na zaisťovanie chybného prúdu tečúceho prístrojom, s plynotesným izolačným telesom (6), v ktorom je umiestnený snímač, iskrisko (9), elektricky vodivo spojené s dielom (2) pristroja vedúcim potenciál, a nálož (11) trhaviny, a s indikačným elementom (16), vyznačujúce sa tým, že izolačné teleso (6) je obklopené dvojdielnym kovovým krytom (4) nesúcim indikačný element (16), pričom snímač a izolačné teleso (6) sú súčasťou spínacieho elementu (5).
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že kovový kryt (4) je tvorený dvomi miskovými telesami (12, 13), ktoré majú rôzny priemer, a ktoré sú svojimi dnami upevnené vždy v protiľahlých koncoch spínacieho elementu (5), pričom v prvom miskovom telese (12), ktoré má väčší priemer, je uložené druhé miskové teleso (13), ktoré má menší priemer, a na ktorého vonkajšej strane j e umiestnený indikačný element(16).
3. 3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že druhé miskové teleso (13) je kužeľovito rozšírené a prvé miskové teleso (12) je vybavené na svojom okraji aspoň jedným kontaktným elementom (14), smerujúcim do vnútrajška miskových telies (12,13).
4. 4. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že aspoň jeden kontaktný element (14) je vytvorený ako prstenec a je vybavený vnútorným kužeľom tvarovo prispôsobeným kužeľovitému rozšíreniu druhého miskového telesa (13).
5. 5. Zariadenie podľa jedného z nárokov 2 až 4, vyznačujúce sa tým, že vnútrajšok kovového krytu (4) je uzatvorený vrchnákom (18) vedeným odo dna druhého miskového telesa (13) na okraj prvého miskového telesa (12).
6. 6. Zariadenie podľa jedného z nárokov 2 až 5, vyznačujúce sa tým, že aspoň jedno miskové teleso (12) z obidvoch miskových telies (12, 13) je vybavené výfukovými otvormi (15) na vytvorený stlačený plyn.
7. 7. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že snímač je tvorený ohmickým odporom (10) umiestneným paralelne s iskriskom (9).
8. 8. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 7, vyznačujúce sa tým, že obidve elektródy (7, 8) iskriska (9) sú upevnené v izolačnom telese (6) spínacieho elementu (5) a elektricky vodivým spôsobom nesú vždy jedno z obidvoch miskových telies (12,13).
9. 9. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že izolačné teleso (6) je uskutočnené z krehkého materiálu.