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Dokumentenidentifikation DE19514514C2 20.02.1997
Titel Überwachung einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Lorenz, Dieter, Dipl.-Ing., 12207 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 11.04.1995
DE-Aktenzeichen 19514514
Offenlegungstag 24.10.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.02.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.02.1997
IPC-Hauptklasse H02B 13/065
IPC-Nebenklasse G01R 31/327   

Beschreibung[de]

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Energieverteilung und kann bei der Überwachung des aktuellen Zustandes einer Betriebsgröße von metallgekapselten, gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen angewendet werden.

Schaltanlagen, die mit dem Isoliergas SF&sub6; isoliert sind, haben sich sowohl im Mittel- als auch im Hochspannungsbereich in den letzten 25 Jahren weltweit durchgesetzt. Im Spannungsbereich bis etwa 170 kV werden dabei überwiegend dreipolig gekapselte Anlagen verwendet, während im Spannungsbereich ab 200 bis 800 kV einpolig gekapselte Anlagen üblich sind. Die hochspannungstechnisch anspruchsvollsten Bausteine in metallgekapselten, SF&sub6;-isolierten Schaltanlagen sind die Trennschalter. Sie haben im Gegensatz zu Leistungsschaltern nur jeweils eine Unterbrechungsstelle. Neben den Beanspruchungen der Isolation gegen das geerdete Gehäuse und über der offenen Trennstrecke ist das Schalten von kapazitiven Ladeströmen der Anlage und von Steuerströmen der Leistungsschalterkondensatoren von besonderer Bedeutung. Die dabei auftretenden Zündungen über der Trennstrecke führen zu einer Vielzahl von Ausgleichsvorgängen, die eine erhöhte Beanspruchung der Isolation gegen Erde darstellen.

Beim Öffnen oder Schließen eines Stromkreises durch einen Trennschalter fließen nur vernachläßigbare Ströme, bei denen es sich um kapazitive Ströme der angeschlossenen Anlagenteile handelt. Die beim Unterbrechen oder Schließen dieser Stromkreise auftretenden Zündungen und die dadurch angeregten Ausgleichsvorgänge führen in der Schaltanlage zu Überspannungen. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Lichtbogen aus der Trennstrecke zum geerdeten Gehäuse hin ausbricht. Die beim Öffnen und Schließen eines Trennschalters auftretenden Lichtbögen und insbesondere deren zeitlicher Ablauf sind vor allem von der Geometrie der Trennstrecke, dem Gasdruck und der Gasfeuchte sowie der anstehenden Spannung abhängig (DE-Z "Siemens-Energietechnik", 1982, Heft 6, Seiten 266 bis 269). Ein charakteristisches Konstruktionsmerkmal von Trennschaltern, die im höheren Spannungsbereich eingesetzt werden, ist ein linear bewegbarer Kontaktstift, mit dem zwei einander axial gegenüberstehende Elektroden überbrückt werden (DE 28 31 134 C1, DE 35 26 516 C2).

Zur Überwachung des aktuellen Zustandes einer Betriebsgröße wie der Dichte des Isoliergases einer gekapselten, SF&sub6;- gasisolierten Schaltanlage, die in der Regel wenigstens einen Leistungsschalter und einen dem Leistungsschalter zugeordneten Trennschalter aufweist, ist es bereits bekannt, Druck- und Temperaturfühler einzusetzen, mit denen der Druck und die Temperatur des Isoliergases erfaßt werden. Die daraus abgeleiteten Meßwerte werden mit den Werten einer Sollwertkurve verglichen, wobei das Ausgangssignal dieses Vergleiches als Schaltsignal, beispielsweise zur Erzeugung eines Warnsignals verwendet wird (DE 27 14 384 C3). - Es ist weiterhin bekannt, zur Erfassung der Zustandsgrößen des Isoliergases einer Hochspannungsschaltanlage Drucksensoren, Temperatursensoren und Lichtsensoren zu verwenden, die an ein elektronisches Signalverarbeitungsgerät angeschlossen sind, welches mit einem Mikroprozessor ausgestattet ist. Das Signalverarbeitungsgerät gibt ein Alarmsignal ab oder leitet eine Betriebsunterbrechung ein, wenn vorgegebene Grenzwerte über- oder unterschritten werden (DE 34 28 322 C2).

Zur Kontrolle der Betriebsfähigkeit der Kontaktstelle eines gekapselten Leistungsschalters ist es im übrigen an sich bekannt, die zur Reibbewegung des bewegbaren Kontaktstückes gegenüber dem feststehenden Kontaktstück notwendige Kraft sowie die Lage dieses Kontaktstückes zu erfassen. Die Absolutwerte der aufgezeichneten Kräfte und ihr Verlauf gestatten dem Fachmann sichere Rückschlüsse auf den Zustand der Kontaktstelle (CH 643 085 A5).

Ausgehend von einem Verfahren zur Überwachung des aktuellen Zustandes einer Hochspannungsschaltanlage gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen der aktuelle Zustand der Isolationsfestigkeit der Schaltanlage im Bereich der Schaltstrecke des Trennschalters auf einfache Weise überwacht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der zeitliche Ablauf der beim Ein- und/oder Ausschalten des Trennschalters auftretenden Entladungen erfaßt und mit einem im Neuzustand des Trennschalters erfaßten Wert verglichen wird.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Überwachungsverfahren ermöglicht eine gezielte Diagnose des Schaltverhaltens eines Trennschalters, da die für einen Trennschalter charakteristische Größe des zeitlichen Verlaufes der Entladung, insbesondere deren Dauer, exakt erfaßt und mit dem konstruktionsbedingt optimalen Wert verglichen wird. Dabei besteht die Möglichkeit, von den die Zeitdauer der Entladung bestimmenden Einflußgrößen "anstehende Spannung", "Gasdruck und Gasfeuchte" sowie "Geometrie" und "Zustand" der Trennstrecke die Parameter Gasdruck und Gas feuchte, Spannung und Geometrie auszufiltern, da diese Größen entweder unveränderbar (Geometrie) oder auf andere Weise für die Schaltanlage als Ganzes (Spannung, Gaszustand) erfaßt werden. Mit der Erfassung des zeitlichen Ablaufes der Entladung kann also direkt auf den Zustand der Trennstrecke geschlossen werden, der durch Abbrand und Ablagerungen von Schaltstaub und Zersetzungsprodukten veränderbar ist. Diese Veränderungen können zu einer Verlängerung der normalerweise bei etwa 0,3 bis 1 s liegenden Entladungsdauer führen und damit die Gefahr eines Ausbruches des Lichtbogens zum geerdeten Gehäuse hin vergrößern.

Die Erfassung des zeitlichen Ablaufes der Entladung und der Vergleich mit dem Ursprungswert erfolgen mit üblichen Meßmethoden und elektronischen Mitteln, zu denen ein Mikroprozessor gehört. Die Erfassung des zeitlichen Ablaufes der Entladung kann beispielsweise durch eine Spannungsmessung erfolgen, es können aber auch optische oder akustische Sensoren verwendet werden, die ohne Schwierigkeiten im Bereich der Trennstrecke in der Wandung der metallischen Kapselung der Hochspannungsschaltanlage zu installieren sind.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Überwachung des aktuellen Zustandes einer Betriebsgröße einer metallgekapselten, gasisolierten Hochspannungsschaltanlage, die einen Leistungsschalter und wenigstens einen dem Leistungsschalter zugeordneten Trennschalter mit linearer Schaltstückbewegung aufweist, bei dem der Sollwert der Betriebsgröße mit dem jeweiligen Istwert verglichen und bei unzulässiger Abweichung des Istwertes vom Sollwert eine Warnmeldung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des aktuellen Zustandes der Isolationsfestigkeit der Schaltanlage im Bereich der Schaltstrecke des Trennschalters der beim Ein- und/oder Ausschalten des Trennschalters auftretende zeitliche Ablauf der Entladungen erfaßt und mit einem im Neuzustand des Trennschalters erfaßten Wert verglichen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Ablauf der Entladungen mittels einer Spannungsmessung erfaßt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Ablauf der Entladungen mittels eines optischen oder eines akustischen Sensors erfaßt wird.






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