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Dokumentenidentifikation DE3710488C2 26.09.1996
Titel Gasmeldeeinrichtung für ölgefüllte Hochspannungsgeräte
Anmelder F & G Hochspannungsgeräte GmbH, 51145 Köln, DE
Erfinder Frielingsdorf, Helmut, 5060 Bergisch Gladbach, DE
Vertreter Fuchs, F., Dr.-Ing., Pat.-Anw., 81541 München
DE-Anmeldedatum 30.03.1987
DE-Aktenzeichen 3710488
Offenlegungstag 13.10.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.09.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.09.1996
IPC-Hauptklasse H02B 13/065
IPC-Nebenklasse G01N 21/49   H01F 27/14   G01N 21/55   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Gasmeldeeinrichtung für ölgefüllte Hochspannungsgeräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Gasbildung in ölgefüllten Hochspannungsgeräten, z. B. Transformatoren, Wandlern, Kondensatoren, Durchführung ist ein Indikator für eine beginnende Zerstörung der elektrischen Isolierung. Eine frühzeitige Meldung kann größeren Schaden verhindern.

Kann das Gas auf Erdpotential aufgefangen werden, wie z. B. im Buchholzschutz bei Transformatoren, so sind relativ einfache Meldeeinrichtungen möglich. Bei einer Ansammlung des Gases auf Hochspannungspotential muß für eine isolierte Weitergabe der Meldesignale gesorgt werden.

Eine Gasmeldeeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits bekannt (DE-OS 21 07 584). Hierbei handelt es sich um eine Überwachungseinrichtung, die es ermöglicht, auf Hochspannungspotential befindlichen Flüssigkeitsstand, z. B. Isolieröl oder Clophen mittels Fernmeldung zu kontrollieren und/oder die entstehende Gasbildung zu signalisieren. Für die Gasmeldung werden Lichtwellenleiter verwendet, die als Doppellichtwellenleiter ausgebildet sind, deren geschliffene Enden sich in einem bestimmten Abstand gegenüber stehen.

Eine Lichtquelle in Form einer an einem Ende der Lichtwellenleiter angebrachten Glühlampe oder eines Scheinwerfers, der ein ohnehin vorhandenes Flüssigkeitsstandsschauglas beleuchtet, sorgt dafür, daß ein Lichtstrahl an den geschliffenen Enden der Lichtwellenleiter entsteht, der bei einem Störungsfall von den Gasblasen durchwandert wird. Die hierbei erzeugten Impulse werden über Lichtwellenleiter zur Meldestelle geleitet, wo sie entsprechend ausgewertet werden. Der Einsatz von elektro-optischen Wandlern in der Meldestelle setzt allerdings voraus, daß die zurückkommende Lichtmenge noch in der Lage ist, für einwandfreie Meldungen zu sorgen. Unzulänglichkeiten in der Lichtführung an der Meßstelle bieten auch die geschliffenen Enden der Lichtwellenleiter, die auf dem Prinzip der Lichtbrechung beruhen.

Aus der Druckschrift Technisches Messen, 51. Jahrgang, 1984, Heft 9, Seiten 329 bis 334 sind faseroptische Füllstandsensoren bekannt, die beispielsweise nach dem Prinzip einer Totalreflexion arbeiten. Diese sind bevorzugt für eine Verwendung in der Chemie- und Mineralöl-Industrie vorgesehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gasmeldeeinrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die die Lichtverhältnisse an der Meßstelle entscheidend verbessert und die Lichtzuführung einfacher gestaltet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen konstruktiven Maßnahmen gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen in der Anwendung des Reflexionsprinzips an der Meßstelle und im Einsatz der Lichtquelle in der Lichtwellenleiterdurchführung, womit die Meldung bei Störfällen zu zuverlässigen und sicheren Ergebnissen führt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Hochspannungsgerät mit einer Gasmeldeeinrichtung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt

Fig. 2 eine zu diesem Hochspannungsgerät gehörende Lichtwellenleiterdurchführung in Seitenansicht, im Schnitt.

Nach Fig. 1 ist das Hochspannungsgerät 1 gehäusemäßig durch einen Porzellanüberwurf und durch einen Gerätekopf 3 auf Hochspannungspotential nach außen abgeschlossen. In dem Gerät befindet sich ein Aktivteil 2, daß aus einer Hochspannungsisolierung besteht. Im Gerätekopf 3 befindet sich eine Auffangeinrichtung für entstehende Gasblasen, die in Form eines Leitschirmes 4 ausgebildet ist. Innerhalb dieses Leitschirmes sind zwei Reflexionsköpfe 5a, b angeordnet. Diese gehören zu einer Sonde, die die Aufgabe hat, eine sich bildende Gasblase über Lichtwellenleiter 6 zu melden. Die Reflexionsköpfe 5a, b arbeiten nach dem Prinzip der Totalreflexion, wobei sie das über die Lichtwellenleiter zugeführte Licht nur dann reflektieren, wenn die Reflexionsköpfe 5a, b nicht vom Öl bedeckt sind. Die auf Erdpotential liegende Meßstelle 7 ist mit der Meldestelle 11 elektrisch verbunden.

Nach Fig. 2 erfolgt die Einspeisung und Auswertung der im Infrarotbereich liegenden Lichtsignale von einer Lichtquelle 9 bzw. einem Lichtdetektor auf Erdpotential, die beide nach dem Prinzip einer Lichtschranke arbeiten. Im Übergangsbereich zu den Lichtwellenleitern befindet sich ein Lichtleitstab 8, der in einer Fassung 12 innerhalb einer Lichtwellenleiterdurchführung 10 eingesetzt ist. Der Lichtleitstab 8 ist innerhalb der Fassung 12 mit einer Abdichtung 13 versehen. Die Lichtwellenleiter sind an einer Lichtwellenleiterendhülse 15 angeschlossen. Die Fassung 12 ist in einer Gehäusewand 14 eingesetzt. Eine Überwurfmutter 16 ist mit der Fassung 12 verschraubt.

Die Wirkungsweise der Gasmeldeeinrichtung ist folgende: Die an der Fehlerstelle sich bildenden Gase werden in der Auffangeinrichtung im Bereich der Hochspannungselektrode gesammelt. Die Größe der sich bildenden Gasblase läßt sich mittels der Sonde feststellen. Die Auffangeinrichtung lenkt die aufsteigenden Gasblasen auf ihrem Weg zum höchsten Punkt ab und sammelt sie. Diese Auffangeinrichtung ist so ausgebildet, daß sie ein definiertes Gasvolumen aufnehmen kann. Die beiden Reflexionsköpfe sind so angeordnet, daß zwischen zwei Meldungen ein bestimmtes Gasvolumen entstehen muß und damit die Möglichkeit gegeben ist, anhand der Zeitintervalle zwischen den Meldungen über die Dringlichkeit einer Außerbetriebnahme des Hochspannungsgerätes zu entscheiden. Die Gasmeldeeinrichtung läßt sich sowohl bei der Neukonzipierung von Hochspannungsgeräten als auch für Nachrüstungen in geeigneter Form einsetzen.


Anspruch[de]
  1. 1. Gasmeldeeinrichtung für ein ölgefülltes Hochspannungsgerat (1) mit einem als Auffangeinrichtung für sich bildende Gase dienenden Gerätekopf (3), mit einer auf Hochspannungspotential liegenden Sonde, die zumindest zwei in verschiedener Höhe im Gerätekopf (3) angeordnete Meßköpfe umfaßt, mit einer auf Erdpotential liegenden Meßstelle (7), mit Lichtwellenleitern (6), die die Sonde und die Meßstelle (7) miteinander verbinden, mit einer Lichtquelle (9) und mit einer den Störungsfall anzeigenden Meldestelle (11) außerhalb des Hochspannungsgeräts (1), dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß die Meßköpfe als Reflexionsköpfe (5a, 5b) ausgebildet sind,
    2. - daß in einem ölgefüllten Teil des Geratekopfes (3) eine als Leitschirm (4) ausgebildete weitere Auffangeinrichtung für sich bildende Gase angeordnet ist,
    3. - daß die Reflexionsköpfe (5a, 5b) unterhalb des Leitschirms (4) innerhalb seines Gasauffangraums angeordnet sind, und
    4. - daß die Lichtwellenleiter (6) von den Reflexionsköpfen (5a, 5b) wendelförmig um das Aktivteil (2) des Hochspannungsgerätes (1) über eine vakuumdichte Lichtwellenleiterdurchführung (10) zur Lichtquelle (9) beziehungsweise zu einem Lichtdetektor geführt und elektrisch mit der Meldestelle (11) verbunden sind.
  2. 2. Gasmeldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitschirm (4) auf ein bestimmtes Gasvolumen und der Abstand der Reflexionsköpfe (5a, b) derart ausgelegt sind, daß die in einem Zeitintervall zwischen zwei Meldungen entstehende Gasmenge für die Auswertung einer Außerbetriebnahme des Hochspannungsgerätes (1) herangezogen wird.
  3. 3. Gasmeldeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsköpfe (5a, 5b) nach dem Prinzip der Totalreflexion arbeiten, wonach sie jeweils das über die Lichtwellenleiter (6) zugeführte Licht nur dann reflektieren, wenn der jeweilige Reflexionskopf (5a, 5b) vom Öl bedeckt ist.
  4. 4. Gasmeldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einspeisung und Auswertung der Lichtsignale eine Einrichtung mit einer Lichtquelle (9) und einem Lichtdetektor verwendet wird, die im Infrarotbeich und nach dem Prinzip einer Lichtschranke arbeitet und auf Erdpotential angeordnet ist.
  5. 5. Gasmeldeeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (6) hochspannungsfest und ölbeständig sind.
  6. 6. Gasmeldeeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiterdurchführung (10) aus einer Fassung (12) für einen mit einer Abdichtung (13) versehenen Lichtleitstab (8) besteht, der einerseits in eine Lichtwellenleiterendhülse (15) in die Lichtwellenleiter (6) übergeht und der andererseits mit der Lichtquelle (9) korrespondiert, die mittels einer Überwurfmutter (16) mit der Fassung (12) verbindbar ist.






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