具有老化探測器的火花放電裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有老化探測器的火花放電裝置及其測量火花放電裝置老化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]過電壓保護器被安裝用來保護電氣設(shè)施，需要提前導(dǎo)出所述設(shè)施上的過電壓狀態(tài)，以便由此防止所述設(shè)施發(fā)生過電壓事件。其中，過電壓狀態(tài)的概念非常寬泛，例如可涉及閃電事件，也可涉及由于電子設(shè)備等的通電而引起的過電壓尖峰。例如使用火花放電裝置、壓敏電阻或抑制二極管作為過電壓保護器。
[0003]過電壓保護器、尤其是火花放電裝置和壓敏電阻在其應(yīng)用過程中會承受逐漸的退化。其中，過電壓保護器的額定參數(shù)也發(fā)生了改變。到一個特定的時間點，過電壓保護器就退化到這樣的程度，使得所述過電壓保護器不再能夠履行其目的。這種失效既可能發(fā)生在過電壓狀態(tài)的過程中，也可發(fā)生在電網(wǎng)運行的過程中，這對于原本要通過所述過電壓保護器來加以保護的設(shè)施的安全性來說非常危險。
[0004]在火花放電裝置中，在過電壓狀態(tài)的情況下，會在至少兩個電極之間出現(xiàn)電弧。這種電弧一方面導(dǎo)致電極受損，而且還導(dǎo)致圍繞在該電弧空隙周圍的絕緣受到破壞。因此，所述裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就隨著每次的過電壓事件發(fā)生改變。
[0005]因為電極以及絕緣的狀態(tài)通常并不是可以直接看到的，就可嘗試通過測試周期的測量暫時地計算出狀態(tài)。為此，相應(yīng)的火花放電裝置必須從各個設(shè)施中移除出來，這要耗費大量的時間和成本。此外，測試周期也會導(dǎo)致退化。
[0006]已知的用于在安裝狀態(tài)下評估老化率的方法例如基于一種卡片式的磁敏物質(zhì)，其例如直接被安裝在電導(dǎo)體附近。在此要注意的是，閃電電流的電流強度要遠遠超過工作電流，因而會產(chǎn)生相應(yīng)更高的磁場。這種更高的磁場持續(xù)地使得所述磁敏物質(zhì)磁化。其中，所保存的磁化是所流過最高的沖擊電流的計量單位。接著，可借助讀取設(shè)備對這一所流過最高的沖擊電流進行分析。
[0007]上述這種基于借助磁敏物質(zhì)來保存導(dǎo)體周圍的最大磁場強度的方法具有不少缺點。一方面，僅僅會對空間上有效存在的、可由于更多重疊的場而強烈改變、變?nèi)趸蜃儚姷膱鲞M行識別。另一方面，只有每次所出現(xiàn)的最大的磁化才可被辨識出來。
[0008]也就是說，在最大狀態(tài)之前或之后的較小沖擊的數(shù)量不可被辨識，盡管這些沖擊可能已經(jīng)極大地促進了退化。結(jié)果，對于過電壓保護器的實際影響仍然是未知的。
[0009]另一些方法則借助不可逆計數(shù)器例如自一個重要參數(shù)起計算過電壓事件的數(shù)量，接著顯示出來。
[0010]這一方法盡管能夠有限地推斷得出關(guān)于實際所放出的電荷量，但并不知道對于過電壓保護器的實際影響。
[0011]還有其他方法容許通過對于膨脹型物質(zhì)的熱作用來推斷老化率。
[0012]所有這些方法的共同點是，它們僅能夠非常間接地對效果進行識別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備，其容許以簡單且成本不高的方法來精確地推斷出過電壓保護器的狀態(tài)。
[0014]上述目的的解決方案根據(jù)本發(fā)明通過獨立權(quán)利要求所述的特征得出。
[0015]本發(fā)明的有利設(shè)計由從屬權(quán)利要求加以說明。
【附圖說明】
[0016]下面參照附圖借助優(yōu)選的實施方式進一步闡述本發(fā)明。
[0017]其中:
圖1為一種火花放電裝置的示意性布置；
圖2a為一種根據(jù)本發(fā)明的火花放電裝置根據(jù)第一種實施方式處于第一種狀態(tài)的示意性布置；
圖2b為一種根據(jù)本發(fā)明的火花放電裝置根據(jù)第一種實施方式處于第二種狀態(tài)的示意性布置；
圖3a為一種根據(jù)本發(fā)明的火花放電裝置根據(jù)第二種實施方式處于第一種狀態(tài)的示意性布置；
圖3b為一種根據(jù)本發(fā)明的火花放電裝置根據(jù)第二種實施方式處于第二種狀態(tài)的示意性布置；
圖4a為一種根據(jù)本發(fā)明的火花放電裝置根據(jù)第三種實施方式處于第一種狀態(tài)的示意性布置；以及
圖4b為一種根據(jù)本發(fā)明的火花放電裝置根據(jù)第三種實施方式處于第二種狀態(tài)的示意性布置。
[0018]標注說明:
火花放電裝置FS;
放電間隙ES;
第一個放電電極El;
第二個放電電極E2;
電絕緣物質(zhì)ISO;
導(dǎo)電部段A1，A2。
【具體實施方式】
[0019]圖1示出了一種火花放電裝置FS的示意性布置。該火花放電裝置以其最常見的形式具有至少一個第一放電電極El以及與之間隔的第二放電電極E2。在不限制本發(fā)明的工作方式的情況下，也可使用具有更多個電極或者說輔助電極的火花放電裝置。但為了更好地理解本發(fā)明，這些電極并不是必要的，因此在下面并沒有予以進一步的闡述。
[0020]在所述第一放電電極El與所述第二放電電極E2之間，在達到特定的電壓時，就構(gòu)成所謂的斷電電壓Ubruch、電弧放電。其中，所述第一放電電極EI與所述第二放電電極E2之間間隔的放電間隙ES構(gòu)成了這一電弧放電。為了保護周圍的環(huán)境，所述放電間隙至少有部段被電絕緣物質(zhì)ISO包圍著。由此構(gòu)成了電弧空隙。此外，這種絕緣物質(zhì)可被這樣設(shè)計，使得其有助于電弧放電的冷卻或熄滅，例如通過所述電絕緣物質(zhì)引起放氣。提供這種特性的材料例如是(hartgasblasend)聚甲醛(P0M)。也就是說，除了所不期望的退化以外，還可規(guī)定已考慮到了的并且因此更被期望的退化。在絕緣件的技術(shù)設(shè)置中，要這樣考慮退化，使得要充分確保所述火花放電裝置FS的功能，直到其使用壽命結(jié)束。在過去，這就導(dǎo)致，由于缺少對于所述火花放電裝置FS內(nèi)部狀態(tài)的了解，絕緣物質(zhì)ISO必須寧愿采用大尺寸。
[0021]如上所述，無論是所述電極，還是所述電弧空隙周圍的絕緣在電弧影響下均要承受退化。
[0022]現(xiàn)為了能夠辨識出所述火花放電裝置的這種退化，根據(jù)本發(fā)明的火花放電裝置具有老化探測器。
[0023]為此，如圖2a、2b、3a、3b、4a和4b的示例性實施方式具有老化探測器。這一老化探測器是由此形成的，即:電絕緣物質(zhì)ISO在至少一個位置上具有導(dǎo)電的部段Al(圖2a和2b，圖3a和3b)或者部段Al和A2(圖4a和4b)。所述可導(dǎo)電的部段Al或所述可導(dǎo)電的部段Al和A2由于電弧放電的影響-在附圖中示例性地通過所述放電電極El和E2之間存在的閃電來表示-而受到破壞。這樣一個過程示例性地在附圖中予以了示出，其中，在圖2a、3a、4a中分別示出了根據(jù)本發(fā)明的火花放電裝置處于有效工作狀態(tài)下，而圖2b、3b和4b則示出了所述火花放電裝置處于看起來繼續(xù)使用已沒有意義的退化狀態(tài)下。如簡單的對比所可以看出來的那樣，在退化狀態(tài)下，所述電絕緣物質(zhì)ISO在放電間隙ES的區(qū)域內(nèi)至少有部段被磨損。
[0024]但現(xiàn)可通過對導(dǎo)電部段Al或者導(dǎo)電部段Al和A2上的測量確定所述火花放電裝置的老化。
[0025]為此，可使用不同的測量原理，下面將借助附圖示范性地加以說明。
[0026]在圖2a中，一種電導(dǎo)體作為導(dǎo)電部段Al被置入所述電絕緣物質(zhì)ISO內(nèi)。由于退化，所述電絕緣物質(zhì)ISO被磨損。如果磨損量以致所置入的線路Al也一同受損，那么可通過簡單的電阻測量或者說通量測試計算出老化率。相應(yīng)的測量設(shè)備一方面可持續(xù)地設(shè)置，使得能夠在任意時間點上、甚至可能由遠程來計算出老化狀態(tài)，但或者，所述相應(yīng)的測量設(shè)備也可僅在需要的情況下被連接到所述導(dǎo)電部段Al上。
[0027]當然，也可有更多個部段設(shè)有置入的線路Al，以便能夠在不同的位置上測定磨損量。這些線路例如可被串聯(lián)起來，以便由此得出關(guān)于老化狀態(tài)相關(guān)的一致結(jié)論，但或者也能夠?qū)ｉT對單個或所有部段Al進行分析。
[0028]此外還可規(guī)定，多個部段以與所述放電間隙之間有不同距離的方式被布置在所述電絕緣物質(zhì)ISO內(nèi)，以便由此能夠更好地確定退化的進程。如果例如使用兩個線路，那么，例如更靠近所述火花放電裝置的導(dǎo)電部段的中斷就表示有必要立即更換，而比較遠離所述火花放電裝置的導(dǎo)電部段的中斷就可表示有必要緊接著更換。其中，上述分析可以基于，例如通過各個線路的通路是單獨測量的，但通過這兩個導(dǎo)電部段的電阻或者電流通量是并行計算的。在這種情況下，在同樣并聯(lián)接通的線路中，線路的橫切將會導(dǎo)致電流的減半或者說導(dǎo)致電阻的成倍。
[0029]在另一種實施方式中，可基于相同的測量原理，所述導(dǎo)電部段Al可例如由一種巨大的材料節(jié)段，如圖3a和3b中由作為黑色長方塊所示構(gòu)成。
[0030]其中，在老化過程上要作為電阻測量來進行，因為隨著磨損的增加，所述部段Al的電阻也會升高。也就是說，與圖2a和2b的實施方式有所不同的是，可更加精確地測定老化。如果由此所能夠?qū)崿F(xiàn)的結(jié)論就已足夠，當然也可實施一種簡單的過程測量。
[0031]電阻的改變可通過不同的方式來偵測，從而能夠得出與所述火花放電裝置FS內(nèi)的絕緣物質(zhì)ISO內(nèi)部狀態(tài)相關(guān)的直接結(jié)論。例如可借助電阻-電流或者電壓測量來進行上述分析。其中，測量可與所述火花放電裝置FS的放電電極E1、E2相隔距離來進行。但替代方案是，也可接觸所述火花放電裝置FS的放電電極El、E2，并且如上所述地被用于外部的分析。
[0032]此