УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ ДЕФЕКТНОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АППАРАТА, В ЧАСТНОСТИ РАЗРЯДНИКА ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2000 года по МПК H01T1/12 H01H71/04 

Область техники
Изобретение исходит из устройства для индикации дефектного состояния электрического аппарата, в частности разрядника защиты от перенапряжений, содержащего датчик для регистрации протекающего через аппарат тока повреждения, газонепроницаемый диэлектрический корпус для размещения датчика и индикаторный элемент. При возникновении тока повреждения датчик вызывает разрушение корпуса и делает видимым индикаторный элемент. Наблюдатель может определить дефектное состояние аппарата без использования вспомогательных средств и своевременно заменить его.

Уровень техники
Изобретение ссылается на уровень техники индикаторных устройств, например, приведенный в европейском патенте N 0564334 A1. Описанное в этой публикации индикаторное устройство служит для контроля используемого в сети высокого или среднего напряжения разрядника защиты от перенапряжений на дефектное рабочее состояние. Это устройство содержит диэлектрический корпус с легко разрушаемым окошком. Через диэлектрический корпус проходит токоподвод разрядника защиты от перенапряжений. Находящаяся внутри корпуса часть токоподвода окружена магнитным сердечником, несущим вторичную обмотку трансформатора тока, который содержит токоподвод в качестве первичной обмотки. Вторичная обмотка соединена с омическим резистором, уложенным в расположенный внутри корпуса заряд взрывчатого вещества. При возникновении тока повреждения непрерывно питаемый током от трансформатора тока омический резистор очень сильно нагревается и зажигает заряд взрывчатого вещества при температуре выше критической предельной температуры. Окошко диэлектрического корпуса при этом разрушается и из корпуса выбрасывается служащая индикаторным элементом цветная лента. После сигнализации дефектного состояния разрядник защиты от перенапряжений и индикаторное устройство демонтируют и заменяют.

Краткое изложение изобретения
В основе изобретения лежит задача создания индикаторного устройства описанного выше вида, которое отличается простотой конструкции и после срабатывания снова экономично может быть подготовлено к эксплуатации.

Индикаторное устройство согласно изобретению отличается тем, что помимо многократно используемого металлического корпуса оно содержит лишь один доступный и выпускаемый большими партиями коммутационный элемент, остатки которого после срабатывания индикаторного устройства легко могут быть извлечены из металлического корпуса и заменены новым коммутационным элементом. За счет подходящего расчета предусмотренного в коммутационном элементе омического сопротивления, например, плавкого предохранителя или резистора с положительным температурным коэффициентом (ПТК-резистор), воспринимаемые защищаемым аппаратом рабочие состояния, такие как импульсы тока, например 100 кА, в течение 0,4 μс очень простым образом могут воздействовать на индикаторное устройство, не вызывая его срабатывания. За счет использования включенного параллельно омическому резистору искрового промежутка при срабатывании индикаторного устройства зажигается дуга, которая с большой надежностью вызывает взрыв предусмотренного в коммутационном элементе заряда взрывчатого вещества. Образующиеся при этом осколки воспринимаются металлическим корпусом, а образующийся сжатый газ может отклоняться металлическим корпусом в направлениях, в которых он не может вызвать повреждений. Размещенный на металлическом корпусе и становящийся видимым при срабатывании индикаторный элемент можно хорошо наблюдать практически со всех сторон.

Краткое описание чертежей
Сущность изобретения более подробно поясняется ниже с помощью чертежей, на которых показаны:
- фиг. 1 - вид сверху на осевой разрез выполненного, в основном, цилиндрически-симметричным и встроенного в такоподвод разрядника защиты от перенапряжений индикаторного устройства согласно изобретению перед срабатыванием вследствие тока повреждения;
- фиг. 2 - индикаторное устройство на фиг. 1 после срабатывания.

Путь осуществления изобретения
На фиг. 1 и 2 поз. 1 обозначен выполненный в качестве разрядника защиты от перенапряжений электрический аппарат с действующей в качестве токоподвода, находящейся под потенциалом частью 2, которая находится в электропроводящем соединении с устройством 3 для индикации дефектного состояния разрядника 1 защиты от перенапряжений. Индикаторное устройство содержит состоящий из двух частей металлический корпус 4 из хорошо проводящего электрический ток материала, например алюминия или алюминиевого сплава, который закреплен на коммутационном элементе 5 индикаторного устройства 3. Коммутационный элемент 5 содержит цилиндрически-симметричный, выполненный газонепроницаемым диэлектрический корпус 6 из хрупкого материала, например высоконаполненного полимера на основе эпоксида, и два цилиндрически-симметричных, направленных внутрь диэлектрического корпуса электрода 7,8, закрепленных каждый на одном из концов диэлектрического корпуса 6. Оба электрода 7, 8 расположены, стоя друг на друге, по оси диэлектрического корпуса 6 и образуют на обращенных друг к другу свободных концах, из которых конец электрода 7 выполнен в виде острия, находящийся в диэлектрическом корпусе 6 искровой промежуток 9. Обращенные друг к другу концы электродов 7, 8 соединены с токоподводами резистора 10, включенного параллельно искровому промежутку 9 и выполненного предпочтительно в виде плавкого предохранителя или ПТК-резистора. Резистор 10 рассчитан так, что он может проводить еще выдерживаемое разрядником 1 значение импульса высокоамперного тока, например 100 кА, в течение 0,4 мкс и что при нагрузке свыше заданного отрезка времени, например 0,1 мкс, лежащим выше заданного предельного значения током, например 20 А, его электропроводность резко уменьшается, например за счет расплавления или ПТК-перехода. Внутри диэлектрического корпуса 6 недалеко от искрового промежутка 9 размещен заряд 11 взрывчатого вещества, количество которого рассчитано так, что при зажигании заряда диэлектрический корпус разрывается, по меньшей мере, на две направленные друг от друга части, несущие соответственно один из обоих электродов 7, 8.

Металлический корпус 4 образован двумя чашками 12, 13 разного диаметра, фиксированными своими доньями на противоположных концах коммутационного элемента 5. В чашке 12 большего диаметра размещена чашка 13 меньшего диаметра. Чашка 12 большего диаметра имеет на дне отверстие, через которое проходит вывод электрода 7, электропроводяще соединенный с находящейся под потенциалом частью 2 разрядника и снабженный наружной резьбой. Чашка 12 большего диаметра прочно соединена с верхним концом коммутационного элемента 5 посредством гайки (не показана). На краю чашки 12 большего диаметра расположен, по меньшей мере, один направленный внутрь нее контактный элемент 14, выполненный кольцеобразным и имеющий внутренний конус. Этот контактный элемент 14 снабжен внутренней резьбой, взаимодействующей с наружной резьбой чашки 12 большего диаметра. Далее чашка 12 большего диаметра имеет отверстия 15 для выхода сжатого газа. Эти отверстия могут быть снабжены фильтром, задерживающим твердые частицы внутри корпуса, и могут быть выполнены так, чтобы сжатый газ выходил в заданном направлении.

Чашка 13 меньшего диаметра также имеет на дне отверстие, через которое проходит вывод электрода 8, снабженный наружной резьбой и находящийся под потенциалом земли. Чашка 13 меньшего диаметра прочно соединена с нижним концом коммутационного элемента 5 посредством гайки (не показана). Чашка 13 меньшего диаметра несет на своей закрытой чашкой 12 большего диаметра наружной стороне индикаторный элемент 16, выполненный, например, в виде слоя краски. Чашка 13 меньшего диаметра конусообразно расширяется и в зоне края выполнена на своей наружной стороне в виде электрического контактного элемента 17, соответствующего внутреннему конусу кольцеобразного контактного элемента 14. Внутреннее пространство металлического корпуса 4 закрыто крышкой 18, проходящей от дна чашки 13 меньшего диаметра до края чашки 12 большего диаметра.

Принцип действия индикаторного устройства 3 следующий:
В нормальных рабочих условиях разрядник 1 защиты от перенапряжений проводит лишь небольшой ток утечки, который обычно лежит в мА-диапазоне. Этот ток утечки уходит на землю от находящейся под потенциалом части 2 через электрод 7, резистор 10, электрод 8 и гибкий отрезок проводника (не показан), гальванически соединенный с этим электродом 8 посредством резьбового соединения. Соответствующим образом разрядник 1 отводит на землю гарантированные импульсы тока, например, до 100 кА в течение 0,4 мкс, проходящие через разрядник как следствие перенапряжений, без срабатывания индикаторного устройства 3.

Если разрядник 1 или другой электрический аппарат, например изолятор выключателя или трансформатора, или изолятор высоковольтной установки, имеет дефект, то через действующий в качестве токового датчика омический резистор 10 течет ток повреждения в А- или даже кА-диапазоне. Резистор 10 сильно нагревается и в течение нескольких мс, например за счет расплавления или ПТК-перехода, переходит в высокоомическое состояние. Ток повреждения коммутирует с образованием дуги в содержащую искровой промежуток 9 цепь тока. Расположенный в зоне искрового промежутка 9 заряд 11 взрывчатого вещества зажигается образующейся дугой, что приводит к взрыву взрывчатого вещества, вызывающему взаимное смещение обеих частей металлического корпуса 4. Образующийся при этом сжатый газ резко разрывает хрупкий диэлектрический корпус 6 и давит на электрод 8 и жестко соединенную с ним чашку 13 меньшего диаметра вниз, пока не будет достигнуто изображенное на фиг. 2 состояние индикаторного устройства 3. Сжатый газ вытесняется через отверстия для выхода из охватываемого чашками 12, 13 металлического корпуса 4. Образующиеся при разрушении диэлектрического корпуса 6 осколки задерживаются внутри металлического корпуса 4.

В изображенном на фиг. 2 состоянии произошло заклинивание между конусообразным расширением чашки 13 меньшего диаметра, выполненным в виде контактного элемента 17 и выполненным кольцеобразным контактным элементом 14 чашки 12 большего диаметра. Ток повреждения не проходит больше через искровой промежуток 9 коммутационного элемента 5, а стекает через электрически соединенную с электродом 7 чашку 12 большего диаметра контактирующие между собой контактные элементы 14, 17 и гальванически соединенную с электродом 8 чашку 13 меньшего диаметра на землю. Несущий индикаторный элемент 16 участок чашки 12 большего диаметра становится видимым и сигнализирует наблюдателю о дефектном разряднике. Дефектный разрядник 1 и индикаторное устройство 3 могут быть демонтированы и заменены новыми приборами.

Индикаторное устройство 3 может быть особенно экономично сделано снова готовым к эксплуатации за счет установки нового коммутационного элемента 5. После отвинчивания контактного элемента 14 и ослабления обеих гаек (не показаны) следует удалить лишь оба электрода 7, 8, а затем вставить и завинтить новый коммутационный элемент 5.

Устройство для индикации дефектного состояния электрического аппарата, в частности разрядника защиты от перенапряжений. Оно содержит находящийся в диэлектрическом корпусе, выполненный в виде резистора датчик для регистрации протекающего через аппарат тока повреждения и окружающий диэлектрический корпус металлический корпус из двух частей. Датчик и диэлектрический корпус являются частью коммутационного элемента. Этот коммутационный элемент разрывает при возникновении тока повреждения за счет образования сжатого газа диэлектрический корпус и смещает обе части металлического корпуса, делая видимым индикаторный элемент и образуя воспринимающий ток повреждения гальваническое соединение. Технический результат - упрощение конструкции и эксплуатации. 8 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для индикации дефектного состояния электрического аппарата, в частности разрядника (1) защиты от перенапряжений, содержащее датчик для регистрации протекающего через аппарат тока повреждения, газонепроницаемый диэлектрический корпус (6), в котором размещены датчик, искровой промежуток (9), находящийся в электропроводящем соединении с находящейся под потенциалом частью (2) аппарата, заряд (11) взрывчатого вещества и индикаторный элемент (16), отличающееся тем, что диэлектрический корпус (6) окружен несущим индикаторный элемент (16) металлическим корпусом (4) из двух частей, при этом датчик и диэлектрический корпус (6) являются частью коммутационного элемента (5), в котором в искровом промежутке при появлении тока повреждения зажигается дуга, приводящая к взрыву взрывчатого вещества, вызывающему взаимное смещение обеих частей металлического корпуса (4), делая видимым индикаторный элемент (16) и образуя воспринимающее ток повреждения электропроводящее соединение. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что металлический корпус (4) образован двумя чашками (12, 13) разного диаметра, фиксированными своими доньями на противоположных концах коммутационного элемента (5), причем в чашке (12) большего диаметра размещена чашка (13) меньшего диаметра, несущая на своей наружной стороне индикаторный элемент (16). 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что чашка (13) меньшего диаметра выполнена с конусообразным расширением, при этом чашка (12) большего диаметра несет на краю, по меньшей мере, один направленный внутрь нее контактный элемент (14), который при смещении обеих чашек (12, 13) контактирует с конусообразным расширением чашки (13) меньшего диаметра, сохраняя электропроводящее соединение. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один контактный элемент (14) выполнен кольцеобразным и имеет внутренний конус, соответствующий конусообразному расширению чашки (13) меньшего диаметра. 5. Устройство по одному из пп.2 - 4, отличающееся тем, что внутреннее пространство металлического корпуса (4) закрыто крышкой (18), проходящей от дна чашки (13) меньшего диаметра к краю чашки (12) большего диаметра. 6. Устройство по одному из пп.2 - 5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, чашка (12) большего диаметра из обеих чашек (12, 13) имеет отверстия (15) для выхода сжатого газа. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве датчика предусмотрен включенный параллельно искровому промежутку (9) омический резистор (10). 8. Устройство по одному из пп.1 или 7, отличающееся тем, что оба электрода (7, 8) искрового промежутка (9) удерживаются диэлектрическим корпусом (6) коммутационного элемента (5) и несут находящуюся в электропроводящем соединении соответственно одну из обеих чашек (12, 13). 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что диэлектрический корпус (6) состоит из хрупкого материала и выполнен с возможностью разрыва при образовании сжатого газа, по меньшей мере, на две направленные друг от друга части, удерживающие соответственно один из обоих электродов (7, 8).