DD254827A1

DD254827A1 - ARRANGEMENT FOR MONITORING AN INSULATED HIGH VOLTAGE UNIT, IN PARTICULAR TRANSFORMER

Info

Publication number: DD254827A1
Application number: DD29770786A
Authority: DD
Inventors: Hermann Koeppen; Joachim Malik
Original assignee: Orgreb Inst Kraftwerke
Priority date: 1986-12-17
Filing date: 1986-12-17
Publication date: 1988-03-09

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. FigurArrangement for monitoring an insulating oil-filled high-voltage apparatus with forced circulation cooling, on which two gas supply devices are mounted, the measuring gases of which are guided in separate circuits through a measuring and evaluation device operating according to the compensation principle, one of which supplies a measuring gas reflecting the instantaneous decomposition gas composition, while the measuring gas is the measuring gas others represent the mean value of the decomposition gas composition. To be able to determine pressure and temperature-independent defined measured values for concentration increases, the gas supply device providing the instantaneous composition is provided with a gas chamber having a hose membrane whose connections for the measuring gas circuit are connected to multiway valves with which either the gas chamber or a bypass to this in the measuring gas circuit is switchable. The switch-on time of the gas chamber is several times smaller than that of the bypass. The hose membrane is constantly in a Isolieroelkreislauf between the Isolieroumpumpendruckleitung the forced cooling system and the boiler of Hochspannungsgeraetes. figure

Description

-2-Oarlegung des Wesens der Erfindung-2-Explanation of the essence of the invention

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.The invention is based on the object, in order to meet the objective in an arrangement with two gas supply devices whose measuring gases are fed separately to a working according to the compensation principle measuring and evaluation and of which the one reflects the instantaneous decomposition gas composition measuring gas - so relatively quickly acts- while the measuring gas of the other, which has a semi-permeable disc membrane and thus acts relatively slowly, represents the mean value of the decomposition gas composition, to design the first gas supply device so that a substantial pressure and temperature independence of the measuring process is given, so that defined measured values in the event of changes in concentration are detectable. According to the present invention, the gas supply device reflecting the instantaneous decomposition gas composition is provided in a manner known per se with a semi-permeable hose membrane which is placed in an insulating oil circuit between the insulating oil pump pressure line and the boiler of the high voltage device, either through multi-way valves the gas chamber receiving the hose membrane or a bypass thereto in the associated circuit of the measuring and evaluation are switchable and the turn-on of the gas chamber is selected by a multiple smaller than that of the bypass.

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.Thus, there is a quasi-continuous detection of decomposition gases, that is, the gas chamber is involved in the measurement loop only for relatively short times relative to relatively long enrichment times.

Zweckmäßig ist die Schlauchmembran am Kessel mit dem unteren Isolierölentnahmestutzen verbundenen den auch die zweite Gasbereitstellungseinrichtung angeschlossen istSuitably, the hose diaphragm is connected to the boiler with the lower Isolierölentnahmestutzen which is also connected to the second gas supply device

Damit werden folgende Effekte erreicht: This achieves the following effects:

— Ausrüstung eines Transformators mit Zwangsumlaufkühlung mit einer Vor-Ort-Überwachungseinrichtung ohne Außerbetriebnahme desselben,- equipping a forced circulation refrigerating transformer with an on-site monitoring device without decommissioning it,

— Nutzung der Druckdifferenz zwischen Isolierölpumpendruckleitung und Kesselunterkante zur Erzeugung des Isolierölstromes durch die Schlauchmembran zwecks schnellen Austausches der Gase auf der Isolierölseite und Meßgasseite,Use of the pressure difference between the insulating oil pump pressure line and the lower edge of the boiler for generating the insulating oil flow through the hose membrane for the purpose of rapid exchange of the gases on the insulating oil side and the gas side,

— ständige Zuführung frischen, mit eventuellen Zersetzungsgasen angereicherten Isolieröls,- continuous supply of fresh, enriched with any decomposition gases insulating oil,

— Sicherung eines effektiven Gasaustausches an der Scheibenmembran.- Ensure effective gas exchange at the disc membrane.

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.In each short-term switching of the measuring loop from the bypass to the gas chamber by means of multi-way valves in the intermediate times in the gas chamber may be deposited decomposition gas is expelled by the measuring gas and leads to its enrichment. This makes it possible to detect significant changes in concentration and to obtain defined measured values.

Bei der nachfolgenden Einschaltung des Bypasses bleibt dann die erreichte Konzentration im zirkulierenden Meßgasstrom zumindest bis zum nächsten Meßzyklus konstant.In the subsequent switching on of the bypass then the concentration reached in the circulating Meßgasstrom remains constant at least until the next measurement cycle.

embodiment

Die nähere Erläuterung erfolgt anhand der Zeichnung, die eine Prinzipskizze der Anordnung an einem Transformator mitThe detailed explanation is based on the drawing, which is a schematic diagram of the arrangement of a transformer with

Zwangsumlaufkühlung darstellt. , .Forced circulation cooling represents. ,.

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.The gas dissolved by operating, aging or damage processes in the insulation system of the transformer 1 passes through a disk membrane 2 of a gas supply device 3 in a Vergleichsmeßkreislauf 4 and is pumped by means of a Zweilaufumwälzpumpe 5 in the Vergleichsmeßsystem 6 of the measuring and monitoring device 7. The second stage of the two-circuit circulation pump 5 presses the gas in the measuring circuit 8 during the measuring process in countercurrent to the insulating oil in the tube membrane 9 by a surrounding gas chamber 22 of a second gas supply device 10, with one side via a pipe 11 and a nozzle 12 with the lower Isolierölablaßvorrichtung 13 of the transformer boiler and to the other side via a pipe 14 with a Isolierölablaßvorrichtung 15 of Isolieröldruckleitung 16 is connected. The standing under higher pressure in the Isolieröldruckleitung insulating flows through the discharge device 15, pipe 14, hose diaphragm 9, pipe 11, lower Isolierölablaßvorrichtung 13 of the transformer 1 in the transformer tank and thus sweeps both the hose membrane 9 and the disk membrane. 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.The measured value obtained is compared by a computer 17 with the measured value, which was determined shortly before opening the three-way solenoid valves 18 and 19, wherein valve 18 is opened only when after opening the valve 19, the pressure difference between the gas chamber 22 and measuring circuit 8 degraded Has. After that, the measuring process must first be initiated. After completion of the measuring process, the valves 18; 19 close to the gas chamber 22 and the measuring circuit 8 via the bypass 20 to operate.

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.From the measured values after opening the valve 19 and the valve 18, the calculator 17 is to form the difference and to compare it with a concentration threshold and to divide it by the time difference between different measuring operations in order to determine the increase in concentration, which is likewise compared with a default value ,

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.If a threshold value is exceeded, the operating personnel must be alerted by a signaling and display device 21 by a signal or by direct increase or concentration information to the operating personnel for possible dangerous damage processes.

Die Steuerung der Dreiwegemagnetventile 18; 19 für die quasikontinuierliche Messung und Überwachung durch die Meß- und Auswerteeinrichtung 7 ist durch die gestrickelten Wirkverbindungen angedeutet.The control of the three-way solenoid valves 18; 19 for the quasi-continuous measurement and monitoring by the measuring and evaluation device 7 is indicated by the knitted active compounds.

Claims

raxeniansprucn:

Arrangement for monitoring a insulating oil-filled Hochspannungsgeräfes, in particular transformer, with forced circulation cooling, are attached to the two gas supply facilities, the measuring gases are fed in separate circuits by working on the compensation principle measuring and evaluation and one of which reflects the instantaneous decomposition gas composition measuring gas, Thus, relatively fast acts, while the measuring gas of the other, which has a semi-permeable disc membrane and thus relatively slow, representing the average value of the decomposition gas composition, characterized in that the relatively fast-acting gas supply means (10) a gas chamber (22) with a semi-permeable tubular membrane (9), which is placed in an insulating oil circuit between the insulating oil pump pressure line (16) and the boiler of the high voltage device (1), while the two terminals of the gas chamber (2) for the measuring gas circuit (8) with two multi-way valves (18; 19) are connected, with which cyclically either the gas chamber (22) or a bypass (20) to this in the Meßgaskreislauf (8) is switchable, wherein the on time of the gas chamber (22) is selected smaller by a multiple than that of the bypass ( 20).

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The invention relates to an arrangement for monitoring a isolierölgefüllten high voltage device, in particular transformer, with forced circulation coolers, by the concentration changes damage-specific decomposition gases and evaluated.

Characteristic of the known technical solutions

It is known that can be derived from the analysis of the dissolved gas in the insulating gas statements about the performance of high voltage equipment. For this purpose, insulating oil samples are taken and the gases dissolved in them are determined qualitatively and quantitatively (Müller, Schliesing, Soldner: The Assessment of the Operational State of Transformers by Gas Analysis, Elektrizitätswirtschaft 76 [1977] H. 11 pp. 345 to 349). In the practice of gasanalytical transformer diagnostics, the determination and assessment of the temporal evolution of the fault gas concentrations is becoming increasingly important. Statements about possible above-average developments can be derived from the temporal course of changes in concentration. Therefore, the tendency is towards directional control. It is known, using a device installed directly on the high-voltage device for determining the gas concentrations in a constant timing cycle to remove insulating gas, degas, determine the gas volume and recorded together with other, simultaneously determined operating parameters, such as insulating oil temperature, air pressure, air temperature and operating current, and for a complex diagnosis of the operating behavior (DD 144327). Another method provides to direct part of the air cushion of the expansion tank in the forced circulation on measuring instruments for the determination of individual gas components (DD 148688). This method is relatively inaccurate, expensive and unsuitable for rough operation. For monitoring of transformers further arrangements are known in which error gases obtained by means of semi-permeable membranes in gas storage chambers and cyclic - usually using a carrier gas (purge or measurement gas) -Analysegeräten supplied (US 4058373.4112737, DE-OS 3227631). As "analysis device, a gas chromatograph is used, which can analyze only exactly metered amounts of gas under external pressure. Therefore, a 6-way switch and a calibration tube are provided on the gas storage chamber (DE-OS 3227631). These known solutions are not designed and suitable for determining and measuring concentration differences. For determining and evaluating changes in concentration, a monitoring arrangement is known in which two separate gas supply devices are provided on the high-voltage device to be monitored, one of which supplies a measuring gas which reflects the instantaneous decomposition gas composition in the insulating oil, while a measuring gas can be taken from the other is that represents the operationally changing mean value of the gas composition and concentration, and the measuring gases are fed separately to a working according to the compensation principle measuring and evaluation, which is equipped with a threshold and signaling circuit (DD 238114).

The mean value representing gas supply device is coupled via a semi-permeable disc membrane with the insulating oil circuit. For separate delivery of the measuring gases from the gas supply facilities in the measuring and evaluation a dual-circuit circulation pump is provided.

It has been shown that this arrangement is highly dependent on pressure and temperature, which makes the detection of concentration changes much more difficult. A complicated and expensive measuring technique is required.

Object of the invention

The aim of the invention is to increase the monitoring of isolierölgefüllter high voltage equipment by direct determination and detection of damage-specific decomposition gases in their effectiveness and at the same time to simplify and thereby to keep the necessary expenses for the construction and maintenance low.