DD254827A1 - Anordnung zur ueberwachung eines isolieroelgefuellten hochspannungsgeraetes, insbesondere transformators - Google Patents

Abstract

Anordnung zur Ueberwachung eines isolieroelgefuellten Hochspannungsgeraetes mit Zwangsumlaufkuehlung, an dem zwei Gasbereitstellungseinrichtungen angebracht sind, deren Messgase in getrennten Kreislaeufen durch eine nach dem Kompensationsprinzip arbeitende Mess- und Auswerteeinrichtung gefuehrt werden, von denen die eine ein die augenblickliche Zersetzungsgaszusammensetzung widerspiegelndes Messgas liefert, waehrend das Messgas der anderen den Mittelwert der Zersetzungsgaszusammensetzung repraesentiert. Um druck- und temperaturunabhaengige definierte Messwerte fuer Konzentrationsanstiege ermitteln zu koennen, ist die die augenblickliche Zusammensetzung liefernde Gasbereitstellungseinrichtung mit einer eine Schlauchmembran aufweisenden Gaskammer versehen, deren Anschluesse fuer den Messgaskreislauf mit Mehrwegeventilen verbunden sind, mit denen zyklisch entweder die Gaskammer oder ein Bypass zu dieser in den Messgaskreislauf schaltbar ist. Die Einschaltzeit der Gaskammer ist um ein Mehrfaches kleiner gewaehlt als die des Bypasses. Die Schlauchmembran liegt staendig in einem Isolieroelkreislauf zwischen der Isolieroelpumpendruckleitung des Zwangskuehlsystems und dem Kessel des Hochspannungsgeraetes. Figur

Description

-2-Oarlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erfüllung der Zielstellung bei einer Anordnung mit zwei Gasbereitstellungseinrichtungen, deren Meßgase getrennt einer nach dem Kompensationsprinzip arbeitenden Meß- und Auswerteeinrichtung zugeführt werden und von denen die eine ein die augenblickliche Zersetzungsgaszusammensetzung widerspiegelndes Meßgas liefert — also relativ schnell wirkt—,während das Meßgas der anderen, die ein semipermeable Scheibenmembran besitzt und damit relativ langsam wirkt, den Mittelwert der Zersetzungsgaszusammensetzung repräsentiert, die erste Gasbereitstellungseinrichtung so zu gestalten, daß eine weitgehende Druck- und Temperaturunabhängigkeit des Meßvorgangs gegeben ist, so daß definierte Meßwerte bei auftretenden Konzentrationsänderungen erfaßbar sind. Erfindungsgemäß ist die die augenblickliche Zersetzungsgaszusammensetzung widerspiegelnde Gasbereitstellungseinrichtung in an sich bekannter Weise mit einer semipermeablen Schlauchmembran ausgestattet, die in einen Isolierölkreislauf zwischen der Isolierölpumpendruckleitung und dem Kessel des Hochspannungsgerätes gelegt ist, wobei durch Mehrwegeventile entweder die die Schlauchmembran aufnehmende Gaskammer oder ein Bypaß zu dieser in den zugehörigen Kreislauf der Meß- und Auswerteeinrichtung schaltbar sind und die Einschaltzeit der Gaskammer um ein Mehrfaches kleiner als die des Bypasses gewählt ist.

Es erfolgt somit eine quasikontinuierliche Erfassung von Zersetzungsgasen, d.h., die Gaskammer ist nur für relativ kurze Zeiten im Verhältnis zu relativ langen Anreicherungszeiten in die Meßschleife eingebunden.

Zweckmäßig ist die Schlauchmembran am Kessel mit dem unteren Isolierölentnahmestutzen verbundenen den auch die zweite Gasbereitstellungseinrichtung angeschlossen ist

Damit werden folgende Effekte erreicht:

— Ausrüstung eines Transformators mit Zwangsumlaufkühlung mit einer Vor-Ort-Überwachungseinrichtung ohne Außerbetriebnahme desselben,

— Nutzung der Druckdifferenz zwischen Isolierölpumpendruckleitung und Kesselunterkante zur Erzeugung des Isolierölstromes durch die Schlauchmembran zwecks schnellen Austausches der Gase auf der Isolierölseite und Meßgasseite,

— ständige Zuführung frischen, mit eventuellen Zersetzungsgasen angereicherten Isolieröls,

— Sicherung eines effektiven Gasaustausches an der Scheibenmembran.

Bei der jeweils kurzzeitigen Umschaltung der Meßschleife vom Bypaß auf die Gaskammer mittels der Mehrwegeventile wird das in den Zwischenzeiten in der Gaskammer eventuell abgeschiedene Zersetzungsgas durch das Meßgas ausgeschoben und führt zu dessen Anreicherung. Damit ist die Möglichkeit gegeben, deutliche Konzentrationsänderungen festzustellen und definierte Meßwerte zu erhalten.

Bei der nachfolgenden Einschaltung des Bypasses bleibt dann die erreichte Konzentration im zirkulierenden Meßgasstrom zumindest bis zum nächsten Meßzyklus konstant.

Ausführungsbeispiel

Die nähere Erläuterung erfolgt anhand der Zeichnung, die eine Prinzipskizze der Anordnung an einem Transformator mit

Zwangsumlaufkühlung darstellt. , .

Das durch Betriebs-, Alterungs- bzw. Schädigungsvorgänge im Isolationssystem des Transformators 1 gelöste Gas gelangt über eine Scheibenmembran 2 einer Gasbereitstellungseinrichtung 3 in einen Vergleichsmeßkreislauf 4 und wird mittels einer Zweilaufumwälzpumpe 5 in das Vergleichsmeßsystem 6 der Meß- und Überwachungseinrichtung 7 gepumpt. Die zweite Stufe der Zweikreisumwälzpumpe 5 drückt das Gas im Meßkreislauf 8 während des Meßvorganges im Gegenstrom zum Isolieröl in der Schlauchmembran 9 durch eine diese umgebende Gaskammer 22 einer zweiten Gasbereitstellungseinrichtung 10, die mit einer Seite über eine Rohrleitung 11 und einen Stutzen 12 mit der unteren Isolierölablaßvorrichtung 13 des Transformatorenkessels und mit der anderen Seite über eine Rohrleitung 14 mit einer Isolierölablaßvorrichtung 15 der Isolieröldruckleitung 16 verbunden ist. Das unter höherem Druck in der Isolieröldruckleitung stehende Isolieröl fließt über die Ablaßvorrichtung 15, Rohrleitung 14, Schlauchmembran 9, Rohrleitung 11, untere Isolierölablaßvorrichtung 13 des Transformators 1 in den Transformatorenkessel und bestreicht damit sowohl die Schlauchmembran 9 als auch die Scheibenmembran 2.

Der erhaltene Meßwert wird von einem Rechner 17 mit dem Meßwert verglichen, der kurz vor Öffnen der Dreiwegemagnetventile 18 und 19 ermittelt wurde, wobei Ventil 18 erst geöffnet wird, wenn sich nach dem Öffnen des Ventils 19 die Druckdifferenz zwischen der Gaskammer 22 und Meßkreislauf 8 abgebaut hat. Danach ist auch erst der Meßvorgang einzuleiten. Nach Abschluß des Meßvorganges sind die Ventile 18; 19 zur Gaskammer 22 zu schließen und der Meßkreislauf 8 über den Bypaß 20 zu betreiben.

Aus den Meßwerten nach dem Öffnen des Ventils 19 und des Ventils 18 ist vom Rechner 17 die Differenzzu bilden und mit einem Konzentrationsschwellenwert zu vergleichen sowie durch die Zeitdifferenz zwischen verschiedenen Meßvorgängen zu dividieren, um daraus den Konzentrationsanstieg zu ermitteln, der ebenfalls mit einem Vorgabewert verglichen wird.

Bei Überschreitung eines Schwellenwertes ist durch eine Melde- und Anzeigeeinrichtung 21 das Betriebspersonal durch ein Signal oder durch direkte Anstiegs- bzw. Konzentrationsangabe das Betriebspersonal auf mögliche gefährliche Schädigungsvorgänge aufmerksam zu machen.

Die Steuerung der Dreiwegemagnetventile 18; 19 für die quasikontinuierliche Messung und Überwachung durch die Meß- und Auswerteeinrichtung 7 ist durch die gestrickelten Wirkverbindungen angedeutet.

Claims (1)

1. raxeniansprucn:

   Anordnung zur Überwachung eines isolierölgefüllten Hochspannungsgeräfes, insbesondere Transformators, mit Zwangsumlaufkühlung, an dem zwei Gasbereitstellungseinrichtungen angebracht sind, deren Meßgase in getrennten Kreisläufen durch eine nach dem Kompensationsprinzip arbeitende Meß- und Auswerteeinrichtung geführt werden und von denen die eine ein die augenblickliche Zersetzungsgaszusammensetzung widerspiegelndes Meßgas liefert — also relativ schnell wirkt—, während das Meßgas der anderen, die eine semipermeable Scheibenmembran aufweist und damit relativ langsam wirkt, den Mittelwert der Zersetzungsgaszusammensetzung repräsentiert, gekennzeichnet dadurch, daß die relativ schnell wirkende Gasbereitstellungseinrichtung (10) eine Gaskammer (22) mit einer semipermeablen Schlauchmembran (9) besitzt, die in einen Isolierölkreislauf zwischen der Isolierölpumpendruckleitung (16) unddem Kessel des Hochspannungsgerätes (1) gelegt ist, während die beiden Anschlüsse der Gaskammer (2) für den Meßgaskreislauf (8) mit zwei Mehrwegeventilen (18; 19) verbunden sind, mit denen zyklisch entweder die Gaskammer (22) oder ein Bypaß (20) zu dieser in den Meßgaskreislauf (8) schaltbar ist, wobei die Einschaltzeit der Gaskammer (22) um ein Mehrfaches kleiner gewählt ist als die des Bypasses (20).

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung eines isolierölgefüllten Hochspannungsgerätes, insbesondere Transformators, mit Zwangsumlaufkühlern, durch die Konzentrationsänderungen schadensspezifischer Zersetzungsgase und bewertet werden.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Es ist bekannt, daß sich aus der Analyse des im Isolieröl gelösten Gases Aussagen über das Betriebsverhalten von Hochspannungsgeräten ableiten lassen. Dazu werden Isolierölproben entnommen und die darin gelösten Gase qualitativ und quantitativ bestimmt (Müller; Schliesing; Soldner: Die Beurteilung des Betriebszustandes von Transformatoren durch Gasanalyse; Elektrizitätswirtschaft 76 [1977] H. 11 S. 345 bis 349). In der Praxis der gasanalytischen Transformatorendiagnostik erhält die Feststellung und Beurteilung der zeitlichen Entwicklung der Fehlergaskonzentrationen immer größere Bedeutung. Aus dem zeitlichen Verlauf von Konzentrationsänderungen können Aussagen über mögliche überdurchschnittliche Entwicklungen abgeleitet werden. Deshalb geht die Tendenz in Richtung-der kontinuierlichen Kontrolle. Bekannt ist, unter Verwendung einer unmittelbar am Hochspannungsgerät installierten Vorrichtung zur Ermittlung der Gaskonzentrationen in einer konstanten Zeittaktfolge Isolierölproben zu entnehmen, zu entgasen, die Gasvolumen zu bestimmen und gemeinsam mit weiteren, zeitgleich bestimmten Betriebsparametern, wie Isolieröltemperatur, Luftdruck, Lufttemperatur und Betriebsstrom, aufzuzeichnen und für eine Komplexdiagnose des Betriebsverhaltens heranzuziehen (DD 144327). Eine andere Methoden sieht vor, einen Teil des Luftpolsters des Ausgleichgefäßes im Zwangsumlauf über Meßgeräte zur Bestimmung einzelner Gaskomponenten zu leiten (DD 148688). Diese Methode sind relativ ungenau, aufwendig und für den rauhen Betrieb ungeeignet. Zur Überwachung von Transformatoren sind weiterhin Anordnungen bekannt, bei denen Fehlergase mittels semipermeabler Membranen in Gasspeicherkammern gewonnen und zyklisch — meist unter Verwendung eines Trägergases (Spül-oder Meßgas) —Analysegeräten zugeführt werden (US 4058373,4112737, DE-OS 3227631). Als „ Analysegerät wird ein Gaschromatograph eingesetzt, der nur exakt dosierte Gasmengen unter Außendruck analysieren kann. Deshalb sind an der Gasspeicherkammer ein 6fach-Umschalter sowie ein Kalibrierrohr vorgesehen (DE-OS 3227631). Diese bekannten Lösungen sind zur Ermittlung und Messung von Konzentrationsdifferenzen nicht konzipiert und geeignet. Zur Bestimmung und Bewertung von Konzentrationsänderungen ist eine Überwachungsanordnung bekannt, bei der an dem zu überwachenden Hochspannungsgerät für die Gasgewinnung zwei getrennte Gasbereitstellungseinrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine ein Meßgas liefert, das die augenblickliche Zersetzungsgaszusammensetzung im Isolieröl widerspiegelt, während aus der anderen ein Meßgas entnehmbar ist, das den sich betriebsbedingt verändernden Mittelwert der Gaszusammensetzung und -konzentration repräsentiert, und die Meßgase getrennt einer nach dem Kompensationsprinzip arbeitenden Meß- und Auswerteeinrichtung zugeführt sind, die mit einer Schwellwert- und Signalisierungsschaltung ausgerüstet ist (DD 238114).

   Die den Mittelwert repräsentierende Gasbereitstellungseinrichtung ist über eine semipermeable Scheibenmembran mit dem Isolierölkreislauf gekoppelt. Zur getrennten Förderung der Meßgase aus den Gasbereitstellungseinrichtungen in die Meß- und Auswerteeinrichtung ist eine Zweikreisumlaufpumpe vorgesehen.

   Es hat sich gezeigt, daß diese Anordnung stark druck- und temperaturabhängig ist, wodurch die Erfassung von Konzentrationsänderungen stark erschwert wird. Eine komplizierte und aufwendige Meßtechnik ist erforderlich.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist, die Überwachung isolierölgefüllter Hochspannungsgeräte durch direkte Bestimmung und Erfassung schadensspezifischer Zersetzungsgase in ihrer Effektivität zu erhöhen und gleichzeitig zu vereinfachen und dabei die erforderlichen Aufwendungen für den Aufbau und die Wartung niedrig zu halten.