CH668510A5

CH668510A5 - ENCLOSED HIGH VOLTAGE SWITCHGEAR WITH ARC Fault Detection.

Info

Publication number: CH668510A5
Application number: CH1887/85A
Authority: CH
Inventors: Hans-Joerg Schoetzau; Ernst Fischer
Original assignee: Sprecher Energie Ag
Priority date: 1985-05-03
Filing date: 1985-05-03
Publication date: 1988-12-30
Also published as: AT391042B; DE3542550A1; ATA80086A

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsschaltanlage mit mindestens einem Beobachtungsfenster und einem optischen Lichtbogensensor zur Überwachung der Schaltanlage auf Störlichtbogenentladungen zwischen Hochspannungsleitern oder Hochspannungsleitern und der Metallkapselung. The invention relates to a metal-encapsulated, gas-insulated high-voltage switchgear assembly with at least one observation window and an optical arc sensor for monitoring the switchgear assembly for arcing discharge between high-voltage conductors or high-voltage conductors and the metal encapsulation.

Eine solche Schaltanlage, bei der das Eintreten vom Fremdlicht in die Schaltanlage zu keiner Auslösung des Schutzschalters führen soll, ist aus der DE-OS 19 08 785 bekannt. Bei dieser Schaltanlage ist zwischen der gegen Erde isoliert angeordneten Kapselung und der Erde oder einem Nulleiter ein Stromwandler geschaltet, dessen Sekundärwicklung einen Teil der Steuerschaltung bildet und für die Speisung derselben dient. Eine in der Kapselung angebrachte photoelektrische Zelle bringt die Steuerschaltung beim Empfang von Lichtquanten aus einem arbeitsungeeigneten in einen arbeitsgeeigneten Zustand. Der Schutzschalter kann somit nur ausgelöst werden, wenn ein Erdschlussstrom fliesst und Lichtquanten durch die photoelektrische Zelle empfangen werden. An dieser Schaltanlage ist nachteilig, dass die Anlage gegen Erde isoliert angeordnet werden muss; zudem kann diese Anordnung bei Anlagen mit mehreren Phasenleitern innerhalb derselben Kapselung für die Erkennung von Überschlägen zwischen zwei Phasen nicht eingesetzt werden. Such a switchgear in which the entry of extraneous light into the switchgear is not intended to trigger the circuit breaker is known from DE-OS 19 08 785. In this switchgear, a current transformer is connected between the encapsulation, which is insulated from earth, and the earth or a neutral conductor, the secondary winding of which forms part of the control circuit and is used to supply it. A photoelectric cell mounted in the encapsulation brings the control circuit from a work-unsuitable to a work-suitable state when light quanta are received. The circuit breaker can therefore only be triggered if an earth fault current flows and light quanta are received by the photoelectric cell. A disadvantage of this switchgear is that the system must be insulated from earth; moreover, this arrangement cannot be used in systems with multiple phase conductors within the same encapsulation for the detection of arcing between two phases.

In der ASEA-Zeitschrift 1977, Heft 1, wird ein «Lichtbogenwächter zum Schutz von Innenraum-Schaltanlagen» vorgestellt, bei dem durch die Einstellung der Ansprechempfindlichkeit und durch eine geeignete Anordnung im Innern der Schaltanlage ein sicheres Ansprechen bei Störlichtbögen erreicht und ein unbeabsichtigtes Ansprechen bei Tageslicht oder künstlicher Beleuchtung vermieden werden soll. In gekapselten Schaltanlagen ist es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, eine solche Anordnung zu finden, um eine gute Zuverlässigkeit des Ansprechens zu erreichen. In the ASEA magazine 1977, Issue 1, an «arc monitor for the protection of indoor switchgear» is presented, in which the response sensitivity and a suitable arrangement inside the switchgear ensure a safe response in the event of arcing and an unintentional response Daylight or artificial lighting should be avoided. In enclosed switchgear it is very difficult, if not impossible, to find such an arrangement in order to achieve a good reliability of the response.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gekapselte Hochspannungsschaltanlage der eingangs genannten Art mit einem optischen Störlichtbogensensor auszurüsten, der auch bei Fremdlichteinfluss zuverlässig arbeitet und trotzdem wirtschaftlich ausgeführt werden kann. The object of the invention is to equip an encapsulated high-voltage switchgear of the type mentioned at the outset with an optical arcing sensor which operates reliably even when exposed to extraneous light and can nevertheless be carried out economically.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, According to the invention, this object is achieved by

dass jedes Beobachtungsfenster und jeder Lichtbogensensor mit einem optischen Filter versehen ist und mindestens die spektrale Transmission der Filter der Beobachtungsfenster von der spektralen Transmission der Filter der Lichtbogensensoren verschieden sind. that each observation window and each arc sensor is provided with an optical filter and at least the spectral transmission of the filters of the observation windows are different from the spectral transmission of the filters of the arc sensors.

Durch die erfindungsgemässe Anordnung wird erreicht, dass nur Fremdlicht von bestimmten Wellenlängen durch die Beobachtungsfenster in das Innere der Kapselung eintreten kann, aber nicht zu einem Ansprechen des Lichtbogensensors führen, da ihn nur Licht mit anderen Wellenlängen erreichen kann. The arrangement according to the invention ensures that only extraneous light of certain wavelengths can enter the interior of the encapsulation through the observation window, but does not lead to a response of the arc sensor, since only light with other wavelengths can reach it.

Eine zweckmässige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die grössten Wellenlängen, die durch die Filter der Lichtbogensensoren durchtreten können, kleiner sind als die kleinsten Wellenlängen, die durch die Filter der Beobachtungsfenster in die Schaltanlage eintreten können. An expedient development of the invention consists in the fact that the greatest wavelengths that can pass through the filters of the arc sensors are smaller than the smallest wavelengths that can enter the switchgear through the filters of the observation windows.

Durch diese Anordnung wird eine grössere Ansprechempfindlichkeit erreicht, da bei einem Störlichtbogen Licht mit kleineren Wellenlängen mit grösseren Intensitäten auftreten als mit grösseren Wellenlängen. This arrangement achieves greater sensitivity, since in the event of an arcing fault, light with smaller wavelengths with greater intensities than with longer wavelengths occurs.

Besonders vorteilhaft ist das Ausrüsten der Beobachtungsfenster mit einem Rot-Gelbfilter und des Lichtbogensensors mit einem Grün-Blaufilter. Bei einer Schaltanlage, bei der Störlichtbogen zwischen Kupfer, Aluminium oder Eisen brennen können, treten vor allem grosse Lichtintensitäten mit Wellenlängen im Grün-Blau-Bereich auf. It is particularly advantageous to equip the observation window with a red-yellow filter and the arc sensor with a green-blue filter. In a switchgear in which arcing faults can burn between copper, aluminum or iron, especially high light intensities with wavelengths in the green-blue range occur.

Es ist auch möglich, dass das Beobachtungsfenster selber als Filter ausgebildet ist. It is also possible for the observation window itself to be designed as a filter.

Dadurch wird eine besonders wirtschaftliche Lösung erreicht. A particularly economical solution is thereby achieved.

Ein weiterer Vorteil wird erreicht, wenn das anlagenseitige Ende des Lichtbogensensors mit einer Beschichtung ausgestattet ist, die als optischer Filter dient. A further advantage is achieved if the end of the arc sensor on the system side is equipped with a coating which serves as an optical filter.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. An embodiment of the invention is shown in the drawing.

Die einzige Figur zeigt im Schnitt eine metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage mit einem Beobachtungsfenster und einem Lichtbogensensor. The single figure shows in section a metal-encapsulated, gas-insulated switchgear with an observation window and an arc sensor.

Mit 1 ist eine Hochspannungsschaltanlage bezeichnet, die im wesentlichen aus einem Hochspannungsleiter 2 und einer Metallkapselung 3 besteht. Innerhalb der Kapselung 3 befindet sich ein Isoliergas, beispielsweise Schwefelhexafluorid. Nur gestrichelt angedeutet ist eine Anlage, bei der sich drei Hochspannungsleiter 2' in derselben Metallkapselung 3 befinden. Die Metallkapselung 3 ist mit einem Flansch 4 versehen, an dem mittels einem mit dem Flansch 4 verschraubten Haltering 5 ein Beobachtungsfenster 6 angeordnet ist. Die Verschraubungen sind in der Figur gestrichelt angedeutet. Eine Dichtung 7 verhindert das Austreten von Isoliergas aus der Schaltanlage. Solche Beobachtungsfenster 6 werden für Inspektionszwecke oder, falls beispielsweise anstelle des Hochspannungsleiters 2 ein Trennschalter angeordnet ist, von aussen die Stellung des Trennschalters kontrollieren zu können, verwendet. 1 designates a high-voltage switchgear, which essentially consists of a high-voltage conductor 2 and a metal encapsulation 3. An insulating gas, for example sulfur hexafluoride, is located within the encapsulation 3. A system is only indicated by dashed lines, in which there are three high-voltage conductors 2 ′ in the same metal encapsulation 3. The metal encapsulation 3 is provided with a flange 4, on which an observation window 6 is arranged by means of a retaining ring 5 screwed to the flange 4. The screw connections are indicated by dashed lines in the figure. A seal 7 prevents the escape of insulating gas from the switchgear. Such observation windows 6 are used for inspection purposes or, if, for example, a disconnector is arranged instead of the high-voltage conductor 2, to be able to check the position of the disconnector from the outside.

Mit 8 ist eine Verdichtung der Metallkapselung 3 bezeichnet. An ihr ist ein Deckel 9, in der Figur gestrichelt angedeutet, angeschraubt, der einen optischen Lichtbogensensor 10, beispielsweise einen Lichtleiter, trägt. Anstelle eines Lichtleiters könnte auch eine Photodiode oder ein anderes lichtempfindliches Element als Lichtbogensensor verwendet werden. Zwischen dem Lichtbogensensor 10 und dem Innern der Metallkapselung 3 ist ein Fenster 13 mit einem optischen Filter 11 angeordnet. Eine Dichtung 12 sorgt ebenfalls dafür, dass kein Isoliergas aus der Hochspannungsschaltanlage austreten kann. With 8 a compression of the metal encapsulation 3 is designated. A cover 9, indicated by dashed lines in the figure, is screwed onto it and carries an optical arc sensor 10, for example an optical fiber. Instead of an optical fiber, a photodiode or another light-sensitive element could also be used as an arc sensor. A window 13 with an optical filter 11 is arranged between the arc sensor 10 and the inside of the metal encapsulation 3. A seal 12 also ensures that no insulating gas can escape from the high-voltage switchgear.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

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Das Beobachtungsfenster 6 ist mit einem optischen Filter 11' versehen. Die Spektren der optischen Filter 11 sind von den Spektren der optischen Filter 11' verschieden. Somit kann nur der Teil des Fremdlichtes von aussen durch die Filter 11' und die Beobachtungsfenster 6 in die Hochspannungsschaltanlage eintreten, für dessen Wellenlängen die Filter 11' durchlässig sind, während alle anderen Wellenlängen nicht eindringen können. Da der Filter 11 nur andere Wellenlängen zum Lichtbogensensor 10 durchlässt als durch den Filter 11' in die Schaltanlage eindringen können, kann Fremdlicht, z.B. Sonneneinstrahlung oder Gebäudebeleuchtung, den Lichtbogensensor 10 nicht zum Ansprechen bringen. The observation window 6 is provided with an optical filter 11 '. The spectra of the optical filters 11 are different from the spectra of the optical filters 11 '. Thus, only that part of the extraneous light can enter the high-voltage switchgear from the outside through the filters 11 'and the observation windows 6, for whose wavelengths the filters 11' are transparent, while all other wavelengths cannot penetrate. Since the filter 11 only transmits different wavelengths to the arc sensor 10 than can penetrate into the switchgear through the filter 11 ', extraneous light, e.g. Sunlight or building lighting, do not trigger the arc sensor 10.

Eine allfällige Störlichtbogenentladung 12 im Innern der Metallkapselung hat ein breites Frequenzspektrum mit Wellenlängenanteilen, für die der Filter 11 durchlässig ist. Tritt also ein Störlichtbogen 12 auf, so wird der Lichtbogensensor aktiviert. A possible internal arc discharge 12 in the interior of the metal encapsulation has a broad frequency spectrum with wavelength components for which the filter 11 is transparent. If an arcing fault 12 occurs, the arcing sensor is activated.

Da bei Störlichtbogenentladungen kurze Wellenlängen mit grösseren Intensitäten auftreten als grosse Wellenlängen, ist es 5 besonders vorteilhaft, den Filter 11 für hohe Frequenzen durchlässig zu machen, während der Filter 11' für das Beobachtungsfenster 6 nur tiefere Frequenzen durchlassen soll. Since short wavelengths with greater intensities than large wavelengths occur in the case of internal arc discharges, it is particularly advantageous to make the filter 11 transparent for high frequencies, while the filter 11 'for the observation window 6 is only intended to pass lower frequencies.

Besonders geeignet sind als Filter 11 vor den Lichtbogensensor 10 Grün-Blaufilter, wèil starke Spektrallinien von beispiels-lo weise Kupfer in diesem Bereich lieigen. Der Filter 11' des Beobachtungsfensters 6 liegt dann optimal im roten oder gelben Wellenlängenbereich. Green-blue filters are particularly suitable as filters 11 in front of the arc sensor 10, since strong spectral lines of, for example, copper lie in this area. The filter 11 'of the observation window 6 is then optimally in the red or yellow wavelength range.

Eine besonders vorteilhafte Lösung ergibt sich, wenn die Beobachtungsfenster 6 und die Fenster 13 als Filter ausgebildet 15 sind. A particularly advantageous solution is obtained if the observation window 6 and the window 13 are designed as filters 15.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Metal-encapsulated, gas-insulated high-voltage switchgear (1) with at least one observation window (6) and an optical arc sensor (10) for monitoring the switchgear for arcing between high-voltage conductors (2 ') or high-voltage conductors (2, 2') and the metal encapsulation (3), characterized in that each observation window (6) and each arc sensor (10) is provided with an optical filter (11, 11 ') and at least the spectral transmission of the filters (11') of the observation window (6) from the spectral transmission of the filters ( 11) of the arc sensors (10) are different.

2. High-voltage switchgear according to claim 1, characterized in that the largest wavelengths that can pass through the filter (11) of the arc sensors (10) are smaller than the smallest wavelengths that can pass through the filter (11 ') of the observation window (6) can enter the high-voltage switchgear.

2nd

PATENT CLAIMS

3. High-voltage switchgear according to claim 2, characterized in that the observation window (6) with a red-yellow filter and the arc sensors (10) are equipped with a green-blue filter.

4. High-voltage switchgear according to one of claims 1 to 3, characterized in that the observation window (6) and the arc sensor window (13) are designed as filters.

5. High-voltage switchgear according to one of claims 1 to 3, characterized in that a coating of the plant-side end of the arc sensor (10) is designed as a filter.