Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR DETECTING SURGE ARRESTER OVERLOAD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/008869
Kind Code:
A1
Abstract:
The subject matter of the invention is a device (1) that is for detecting a surge arrester overload and that has: an inductive coupling device (L), with which a current through the surge arrester (A) to be monitored is obtained; and a first switching device (SE, S1), with which a switching process is triggered when a particular current is reached, wherein the switching process is caused by the interruption of a conductor (F1).

Inventors:
DEPPING, Christian (Flachsrottenweg 22, Lemgo, 32657, DE)
MEYER, Thomas (Kreuzweg 27, Ottenstein, 31868, DE)
Application Number:
EP2015/066029
Publication Date:
January 21, 2016
Filing Date:
July 14, 2015
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
PHOENIX CONTACT GMBH & CO.KG (Flachsmarktstr. 8, Blomberg, 32825, DE)
International Classes:
H01T1/12; H01C7/12; H01H83/10; H01T1/14; H02H3/04; H02H9/04; H02H9/06
Foreign References:
EP0862255A11998-09-02
DE102008031919A12010-01-14
DE102012004716A12013-09-12
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SCHMELCHER, Thilo (3106, TPH III Eingang BKaisertraße 100, Herzogenrath, 52118, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1 . Vorrichtung (1 ) zur Detektion einer Ableiterüberlastung, wobei die Vorrichtung eine induktive Ankopplungseinrichtung (L) aufweist, mit der ein Stromfluss durch den zu überwachenden Ableiter (A) erfasst wird, wobei die Vorrichtung weiterhin eine erste Schalteinrichtung (SE) aufweist, mit der bei Erreichen eines bestimmten ersten Stromes ein Schaltvorgang ausgelöst wird, wobei der Schaltvorgang durch die mechanische oder thermische Unterbrechung eines Leiters (F,) herbeigeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltvorgang irreversibel ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (Si) ein Relais aufweist, dass der aufzutrennende Leiter (F,) im Schaltfall mechanisch so beaufschlagt, dass der Leiter (F,) auftrennt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass an den aufzutrennende Leiter (Fi) mechanisch eine Signalisierungseinrichtung (AL) angebunden ist, die beim Auftrennen des Leiters (F,) den geänderten Schaltzustand anzeigt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest eine weitere Schalteinrichtung aufweist, mit der bei Erreichen eines bestimmten zweiten Stromes (l2) ein weiterer Schaltvorgang ausgelöst wird, wobei der Schaltvorgang durch einen weiteren schmelzenden Leiter (F2) herbeigeführt wird.

6. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dass der erste Strom ( ) geringer ist als der zweite Strom (l2).

7. Vorrichtung (1 ) zur Detektion einer Ableiterüberlastung, wobei die Vorrichtung eine induktive Ankopplungseinrichtung (L) aufweist, mit der ein Stromfluss durch den zu überwachenden Ableiter (A) erfasst wird, wobei die Vorrichtung weiterhin eine erste Signalisierungseinrichtung (AL) aufweist, die summativ Stromflüsse erfasst.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Abieiter (A) ausgewählt ist aus einer Gruppe aufweisend Funkenstrecken, Varistoren, Transient Voltage Supressor-Dioden.

Description:
Vorrichtung zur Detektion einer Ableiterüberlastung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion einer Ableiterüberlastung.

Überspannungsabieiter unterliegen unter anderem bedingt durch Ihren Einsatz einer fortschreitenden Degradation, die die Nenn-Parameter der Abieiter verändert. Der Degradationsprozess kann über die Zeit zum Versagen der Abieiter während eines Ableitvorganges, oder auch unter Netzbedingungen führen.

Der Zustand dieser inneren Bauteile ist in der Regel nicht bekannt und kann nur sehr begrenzt durch Messungen (Prüfzyklen) ermittelt werden.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine magnetfeldsensitive Karte Scheckkartenformat in unmittelbarer Umgebung eines elektrischen Leiters installiert wird. Die Stromstarken eines Blitzstromereignisses liegen weit über denen der Betriebsströme und erzeugen somit entsprechend höhere magnetische Felder. Diese Felder magnetisieren die Scheckkarte dauerhaft. Die gespeicherte Magnetisierung ist ein Maß für den höchsten geflossenen Stoßstrom und kann an Hand eines Lesegerätes ausgewertet werden.

Weiterhin sind Konzepte bekannt, die die Anzahl von Stoßströmen zahlen, indem Überspannungsereignisse ab einer relevanten Größe detektiert und deren Anzahl mit einem irreversiblen Zahler gespeichert und zur Anzeige gebracht werden.

Daher ist es wünschenswert Möglichkeiten anzugeben, die auf den Einsatz und die noch vorhanden Abieitfähigkeit schließen lässt, ohne dass es zu einer Messung vor Ort kommen muss. Weiterhin ist es wünschenswert eine einfache Auswertemöglichkeit bereitzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Vorrichtung anzugeben, die einen Nachteil oder mehrere Nachteile aus dem Stand der Technik löst. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzip-Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Aspekt der Erfindung in Bezug auf erfindungsgemäße

Ausführungsformen.

Fig. 3 einen weiteren Aspekt der Erfindung in Bezug auf erfindungsgemäße

Ausführungsformen.

Fig. 4 einen noch weiteren Aspekt der Erfindung in Bezug auf erfindungsgemäße Ausführungsformen,

Fig. 5 einen anderen Aspekt der Erfindung in Bezug auf erfindungsgemäße

Ausführungsformen, und

Fig. 6 einen noch anderen Aspekt der Erfindung in Bezug auf erfindungsgemäße Ausführungsformen.

Die Figur 1 zeigt eine Prinzip-Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 . Die Vorrichtung ist dabei zur Detektion einer Ableiterüberlastung eingerichtet. Dafür weist die Vorrichtung 1 eine induktive Ankopplungseinrichtung L auf, mit der ein Stromfluss l A durch den zu überwachenden Ableiter A erfasst wird. Die Vorrichtung weist weiterhin eine erste Schalteinrichtung SE auf.

Bei Erreichen eines bestimmten ersten Stromes wird ein Schaltvorgang ausgelöst, wobei der Schaltvorgang durch die Unterbrechung eines Leiter F( herbeigeführt wird.

Dabei ist der Leiter Fi nicht notwendigerweise ein Schmelzleiter sondern es kann jeder Leiter verwendet werden, der entsprechend dimensioniert ist.

Der Strom ist dabei induktiv durch den Strom l A durch den Ableiter A hervorgerufen. Auf Grund der induktiven Ankopplung ergibt es sich, dass der Strom und die Spannung zum abgeleiteten Ereignis korrespondieren. Daher lässt der gekoppelte Strom und die Spannung einen unmittelbaren Rückschluss auf die Energie zu. Die Vorrichtung basiert somit auf dem Transformatorprinzip. Dem Ableitpfad des Abieiters A wird dabei z.B. eine Spule L so zu geordnet, dass eine magnetische Kopplung besteht. Die Spule kann dabei als diskretes Bauteil aber auch integriert in eine Leiterplatte ausgeführt werden. Die Form der Schalteinrichtung SE, welche in Figur 1 als ein gestricheltes Quadrat angezeigt ist, wird in den weiteren Figuren näher erläutert werden.

Die Schalteinrichtung SE kann wie in Figur 2 gezeigt mit einem Relais R ausgeführt sein. Tritt ein entsprechend hoher Strom auf, so kann das Relais R auf den als Linie dargestellten Leiter eine Kraft ausüben, und damit den Leiter unter Zug setzen, sodass es zu einer Einschnürung und Abtrennung kommt.

Das Relais kann auch bistabil ausgeführt sein. Reicht die Energie aus, die mittels L in die Schalteinrichtung SE eingekoppelt wird, so löst das Relais R aus. Andernfalls kann es sich zurückstellen. Dabei kann das Relais R auch noch weitere Bauteile aufweisen, wie z.B. einen Kondensator, um das Schaltverhalten entsprechend einzurichten.

Das Relais R kann dabei auf den Leiter des Abieiters A direkt oder indirekt einwirken und z.B. eine Abschaltung veranlassen. Auch kann das Relais R dazu verwendet werden, eine weitergehende mechanische und/oder elektrische Signalisierung AL bereitzustellen. Eine derartige Anordnung eignet sich für jegliche Art von Abieitern A und stellt insbesondere eine galvanische Trennung von Signalisierung und Ableiterpotenzial zur Verfügung. Durch den einfachen, robusten Aufbau kann die Vorrichtung 1 kostengünstig und nachrüstbar zu bestehenden Abieitern A bereitgestellt werden.

Andererseits kann die Schalteinrichtung SE wie in Figur 3 gezeigt mit einem oder mehreren Schmelzleitern F, , F 2 , ... ausgeführt sein. Jeder Schmelzleiter F 1 ; F 2 , ... kann dabei so gestaltet sein, dass er ein anderes Schmelzintegral l 2 t aufweist, sodass aus dem Auftrennen des Schmelzleiters oder der Schmelzleiter präzise auf das maximale Ableitereignis geschlossen werden kann. Beispielsweise kann so durch Auslegung des Schmelzleiters erfasst werden, ob die maximale energetische Belastung des Abieiters A entspricht.

Beispielsweise kann der erste Leiter Fi so ausgeführt sein, dass er bei einem Strom auslöst, während der zweite Leiter F 2 so ausgeführt ist, dass er bei einem Strom l 2 auslöst. Dabei kann der erste Strom geringer als der zweite Strom l 2 sein, so wie in Figur durch unterschiedliche Stärken der Linien angezeigt.

Mit dem Leiter kann nun mittelbar oder unmittelbar eine Signalisierungseinrichtung AL verbunden sein, die z.B. Federbeaufschlagt D ist, sodass beim Auftrennen des Leiters die Signalisierungseinrichtung unter Freisetzung der in der Feder D gespeicherten Energie die Signalisierungseinrichtung AL einen entsprechenden Wechsel vollzieht. D.h. durch geeignete Auslegung kann eine bereits erfolgte Beanspruchung zur Anzeige gebracht werden. Solche beispielhafte Ausführungsformen sind in den Figuren 3, 5 und 6 gezeigt. Dabei können unterschiedliche Formen der Signalsierung verwendet werden.

Beispielhaft ist eine mechanische Signalisierung AL aufgezeigt, bei der ein Signalplättchen mit unterschiedlichen Transparenz oder Farbbereichen entweder direkt oder indirekt bewegt wird, sodass ein dem Zustand entsprechende Bereich angezeigt wird. Hierzu kann die Signalisierung AL z.B. Kraft beaufschlagt sein, z.B. vorgespannt D. Z.B. kann das Signalplättchen aus einem Gehäuse G der Schalteinrichtung SE geschoben werden, wie in Figur 6 gezeigt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass z.B. ein federndes Element einen entsprechenden Taster niederdrückt und somit eine Fernmeldung auslöst.

In Figur 4 ist aufgezeigt, dass das Aufschmelzen eines Leiters F< ebenso wie ein Relais R dazu verwendet werden kann, dass der Schaltzustand des Leiters F, mittels eines hieran gekoppelten Schalters Si elektrisch weitergeleitet werden kann und so z.B. für eine Fernmeldung zur Verfügung steht. Der Schalter S ( kann z.B. direkt wie in Figur 2 dargestellt betätigt werden, oder aber es kann ein weiterer Schalter vorgesehen sein, der entweder direkt oder indirekt geschaltet wird. Soweit vorstehend auf einen Schalter Bezug genommen wird, ist jede Form eines Schalters umfasst, d.h. eine Öffnerfunktion, eine Schließerfunktion oder eine Wechslerfunktion. In Figur 5 ist noch eine weitere Alternative gezeigt. Dort wird die Signalsierung AL mittels eines Motors M angetrieben. D.h. mit jedem Ableitereignis wird der Motor M ein Stück weiter gedreht und mit jeder Drehung wird die Signalsierung AL geändert. Gleichfalls kann der Motor M in gleicher Weise wie das Relais R auf den Leiter wie zuvor beschrieben einwirken.

Beispielsweise kann die Vorrichtung 1 so gestaltet sein, dass Energie durch die induktive Ankopplung L eingekoppelt wird. Dabei kann ein Teil der Energie in einem Kondensator gespeichert werden. Die so gespeicherte Energie bewegt z.B. einen Anker in einer hochimpedanten Spule. Die Bewegung des Ankers kann z.B. wie in Figur 6 gezeigt ein Federblech freigeben, mit dem ein Schalter und der Statuswechsel ausgelöst wird.

Von Vorteil ist, dass der Schaltvorgang irreversibel ist. Hierdurch kann das Erreichen des maximalen Abieitvermögens sicher angezeigt werden.

Je nach Ausführungsform kann die Vorrichtung auch summativ die Stromflüsse erfassen. Besonders einfach lässt sich dies jedoch mit einem Motor M oder einem Relais R oder mit mehreren Schmelzleitern Fi ... F erreicht werden.

Ohne weiteres kann die Vorrichtung in Zusammenhang mit unterschiedlichsten Abieitern A, insbesondere jedoch mit Funkenstrecken, Varistoren, Transient Voltage Supressor- Dioden verwendet werden.

Obwohl vorstehen unterschiedliche Aspekte beleuchtet werden, sind alle Aspekte, die zuvor getrennt oder als alternativ dargestellt auch wie in Figur 6 gezeigt kombinierbar.

So kann z.B. der Leiter F( als Schmelzleiter ausgeführt sein, auf den zusätzlich noch mittels eines Motors M und/oder eines Relais R, welche ebenfalls von einem Teilstrom der induktiven Ankopplung durchflössen werden, unter Zug- bzw. Schubspannung gesetzt werden. So können individuelle Aspekte von Ableitereignissen berücksichtigt werden. Beispielsweise kann durch den Motor M und/der das Relais R eine summative Auslösung in Folge mehrerer energieärmer Ableitereignisse bereitgestellt werden, während zugleich bei einem energiestarken Ableitereignis auch eine unmittelbare Abschaltung durch den schmelzenden Leiter F, bereitgestellt wird. Dabei können die einzelnen Elemente jeweils über eigene Signalisierungseinrichtungen AL verfügen oder aber wie in Figur 6 dargestellt auf eine gemeinsame Signalisierungseinrichtung AL einwirken. In gleicher Weise kann die Signalisierungseinrichtung AL mittels einer direkten oder indirekten Ankopplung an den Leiter Fi und/oder den Motor M und/oder das Relais R bereitgestellt werden.

Bezugszeichenliste

Vorrichtung 1

Gehäuse G

Schalteinrichtung SE induktive Ankopplungseinrichtung L

Strom

Abieiter A

Rotor R

Motor M

Signalisierungseinrichtung AL

Leiter Fi , F 2 , ... F N

Kraftbeaufschlagung D