DE10041508A1

DE10041508A1 - Fremdstoffe bindendes Molekularsieb

Info

Publication number: DE10041508A1
Application number: DE2000141508
Authority: DE
Inventors: Ingo Gottschalk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-02-28

Abstract

Die in druckgasisolierten elektrischen Anlagen eingesetzten Molekularsiebe (4) zur Bindung von Fremdstoffen insbesondere von Wasserdampf und Zersetzungsprodukten werden mit einem Sensor verbunden, welcher den Sättigungsgrad des Molekularsiebes (4) erfasst. Durch die Erfassung des Sättigungsgrades des Molekularsiebes ist es möglich, geringste Fremdstoffmengen über nahezu unbegrenzt lange Zeiträume in einer Druckgasisolation nachzuweisen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fremdstoffe bindendes Mo lekularsieb, welches von einem Isoliergas einer druckgasiso lierten elektrischen Anlage durchsetzt ist.

Ein derartiges Molekularsieb ist beispielsweise aus der Of fenlegungsschrift DE 25 57 298 A1 bekannt. Mehrere der be kannten Molekularsiebe sind innerhalb einer Druckgasisolie rung eines Leistungsschalters angeordnet. Die eingesetzten Molekularsiebe absorbieren in dem Isoliergas enthaltene Fremdstoffe. Derartige Fremdstoffe sind beispielsweise durch Lichtbögen entstehende Zersetzungsprodukte des Isoliergases sowie im Isoliergas enthaltene Feuchtigkeit. Derartige Mole kularsiebe weisen eine begrenzte Aufnahmefähigkeit auf. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Molekularsiebe regelmä ßig zu erneuern, um stets eine gewünschte Qualität des Iso liergases zu gewährleisten. Hierzu sind die elektrischen An lagen außer Betrieb zu nehmen. Je nach Zustand der Druckgas kapselung und der Häufigkeit des Auftretens von Lichtbögen müssen die Molekularsiebe innerhalb eines fest vorgegebenen Wartungsintervalls unterschiedliche Mengen an Fremdstoffen binden. Nach Ablauf des Wartungsintervalls sind oftmals in der Druckgasisolation nur sehr geringe Mengen von Fremdstof fen enthalten, so dass die Aufnahmekapazität der Molekular siebe bei weitem nicht erschöpft ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fremdstoffe bindendes Molekularsieb so auszubilden, dass die zeitlichen Intervalle für deren Erneuerung bedarfsweise verlängert wer den.

Die Aufgabe wird bei einem Molekularsieb der eingangs genann ten Art erfindungsgemäß durch zumindest einen mit dem Moleku larsieb verbundenen Sensor, der den Sättigungsgrad des Mole kularsiebes erfasst gelöst.

Durch Anwendung der Erfindung ist es möglich, ein Monitoring für die Aufnahmekapazität der Molekularsiebe zu schaffen.

Der Sättigungsgrad ist ein Maß für die Menge der durch das Molekularsieb aus dem Isoliergas absorbierten Fremdstoffe. Bei einem geringen Sättigungsgrad mussten aus dem Isoliergas nur geringe Fremdstoffmengen gefiltert werden. Bei einem ho hen Sättigungsgrad ist aus dem Isoliergas bereits eine größe re Anzahl von Fremdstoffen herausgefiltert worden. Je nach dem Sättigungsgrad kann das Intervall für die Erneuerung der Molekularsiebe variiert werden. Unnötige Öffnungen der Gas räume der elektrischen Anlagen werden so vermieden. Gegenüber herkömmlichen Untersuchungsmethoden, wie beispielsweise der Untersuchung von Gasproben können wesentlich geringere Fremd stoffmengen nachgewiesen werden, weil eine unvermeidbare Ver unreinigung der Gasproben durch Umwelteinflüsse nicht auftre ten kann. Sind in einem Gasraum mehrere Molekularsiebe vorge sehen, so ist es ausreichend, dass ein ausgewähltes Moleku larsieb mit dem Sensor verbunden ist, da der Sättigungsgrad der einzelnen Molekularsiebe in einem Gasraum stets ein ge meinsames Niveau aufweist. Die Verbindung des Molekularsiebes mit dem Sensor kann sowohl körperlich als auch rein funktio nell ausgeführt sein.

Weiterhin kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Sen sor als Wägeeinrichtung ausgebildet ist, die das Molekular sieb trägt.

Als Wägeeinrichtung kann eine herkömmliche Wägezelle einge setzt werden. Die Wägeeinrichtung bildet durch die auf sie wirkende Gewichtskraft des Molekularsiebes den Sättigungsgrad des Molekularsiebes ab. So können selbst geringe Massezunah men des Molekularsiebes registriert werden. Die ohnehin not wendigen Tragevorrichtungen für das Molekularsieb lassen sich leicht als Waagschale ausbilden, die auf der Wägeeinrichtung ruht.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Sensor eine optische Messzelle ist, die die Färbung eines Indika tionsmittels erfasst, welche vom Sättigungsgrad des Moleku larsiebes abhängig ist.

Als Indikatormittel kann sowohl das Molekularsieb selbst als auch ein zusätzliches am Molekularsieb angeordnetes Indika tormittel dienen. Mit der optischen Messzelle ist eine berüh rungslose Ermittlung des Sättigungsgrades möglich.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass der Sensor eine von dem Sättigungsgrad abhängige Volumenänderung des Molekular siebes erfasst.

Wählt man für das Material des Molekularsiebes einen Stoff aus, der sich mit zunehmender Absorption der Fremdstoffe aus dehnt, ist es möglich, den Sättigungsgrad in Abhängigkeit der Volumenänderung des Molekularsiebes zu erfassen. Besonders günstig ist es, die Volumenänderung durch an dem Molekular sieb angebrachten Dehnungsmessstreifen zu registrieren. Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn der Sensor eine Tem peraturänderung des Molekularsiebes erfasst.

Das Anlagern von Fremdstoffen an das Molekularsieb ist im Re gelfall mit einer Änderung der Temperatur desselben verbun den. Durch eine Erfassung derartiger Temperaturänderungen ist es möglich, die Wirksamkeit der Molekularsiebe zu überprüfen. Ungesättigte Molekularsiebe sind sehr reaktionsfreudig und weisen bei der Einlagerung von Fremdstoffen eine hohe Tempe raturänderung auf. Bei erschöpften Molekularsieben ist eine derartige Temperaturänderung nur in begrenztem Umfang zu ver zeichnen.

Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass der Sensor innerhalb der Druckgasisolation angeordnet ist.

Ordnet man den Sensor innerhalb der Druckgasisolation an, können die bekannten Kapselungsgehäuse beibehalten werden. Zusätzliche Anbauten, um das Isoliergas durch das Molekular sieb zu leiten, können vermieden werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass vom Sensor generierte Daten zu einem Ort außerhalb der Druckgas isolation übertragbar sind.

Mit einer Übertragung der von dem Sensor generierten Daten zu einem Ort außerhalb der Druckgasisolation ist eine einfache Auswertung der Daten gewährleistet. Kombiniert man mehrere Sensoren, die unterschiedliche Messgrößen abbilden, so ist aus der Gesamtheit dieser Daten eine zuverlässig Aussage über den Zustand der Druckgasisolation sowie des Molekularsiebes möglich. Bei der Übertragung sind sowohl gasdicht durch die Kapselungsgehäuse geführte Leitungswege als auch drahtlose Übertragungsverfahren anwendbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine schematische Anord nung eines Molekularsiebes und eines die Sättigung des Mole kularsiebes erfassenden Sensors.

Die Figur zeigt einen Ausschnitt eines Kapselungsgehäuses 1 einer druckgasisolierten elektrischen Anlage. Das Innere des Kapselungsgehäuses 1 ist mit einem Isoliergas insbesondere Schwefelhexafluorid gefüllt. Das Isoliergas isoliert ein nicht dargestelltes elektrisch aktives Bauteil von dem Kapse lungsgehäuse 1. In dem Kapselungsgehäuse 1 ist eine elek trisch Wägezelle 2 angeordnet. Zur Aufnahme des Wägegutes weist die Wägezelle 2 eine Waagschale 3 auf. Auf der Waag schale 3 ruht ein Molekularsieb 4. Über eine gasdicht durch das Kapselungsgehäuse 1 geführte Leitung 5 erfolgt die Ver sorgung der elektrischen Wägezelle 2 mit der notwendigen Be triebsenergie sowie eine Übertragung der durch die elektri sche Wägezelle 2 generierten Messdaten zu einem Ort außerhalb des Kapslungsgehäuses. Dieser Ort kann beispielsweise eine Verarbeitungseinheit für Messgrößen sein.

Das auf die elektrische Wägezelle 2 einwirkende Gewicht des Molekularsiebes 4 wird kontinuierlich durch die elektrische Wägezelle 2 gemessen. So kann über die gesamte Lebensdauer des Molekularsiebes 4 die Zunahme ihres Gewichts aufgrund eingelagerter Fremdstoffe insbesondere Feuchtigkeit, aufge nommen werden. Die Erneuerung des Molekularsiebes 4 kann so zu einem optimierten Zeitpunkt kurz vor dem Erreichen ihrer Sättigung durchgeführt werden. Über die Gewichtszunahme des Molekularsiebes 4 lassen sich Aussagen über den Zustand der Druckgasisolierung treffen. Beispielsweise lässt ein kontinu ierlicher Anstieg des Gewichtes in einem relativ kurzen Zeit raum auf Undichtigkeiten des Kapselungsgehäuses schließen bzw. auf eine starke Diffusion von Wasserstoff durch Dich tungsstoffe hindurch. Mit dieser Art der Messung lassen sich geringste Wasserdampfmengen über nahezu unbegrenzt lange Zeiträume in abgeschlossenen Druckgasisolationen nachweisen, ohne dass diese zu einer Messung geöffnet bzw. Isoliergaspro ben entnommen werden müssen. Eine derartige Anordnung eignet sich insbesondere für Langzeitmessungen.

Claims

1. Fremdstoffe bindendes Molekularsieb (4), welches von einem Isoliergas einer druckgasisolierten elektrischen Anlage durchsetzt ist, gekennzeichnet durch, zumindest einen mit dem Molekularsieb (4) verbundenen Sensor, der den Sättigungsgrad des Molekularsiebes (4) erfasst.

2. Fremdstoffe bindendes Molekularsieb (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Wägeeinrichtung ausgebildet ist, die das Molekularsieb (4) trägt.

3. Fremdstoffe bindendes Molekularsieb (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine optische Messzelle ist, die die Färbung eines Indikatormittels erfasst, welche vom Sättigungsgrad des Molekularsiebes (4) abhängig ist.

4. Fremdstoffe bindendes Molekularsieb (4) nach einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine von dem Sättigungsgrad abhängige Volu menänderung des Molekularsiebes (4) erfasst.

5. Fremdstoffe bindendes Molekularsieb (4) nach einem der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine Temperaturänderung des Molekularsiebes (4) erfasst.

6. Fremdstoffe bindendes Molekularsieb (4) nach einem der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor innerhalb der Druckgasisolation angeordnet ist.

7. Fremdstoffe bindendes Molekularsieb (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vom Sensor generierte Daten zu einem Ort außerhalb der Druckgasisolation übertragbar sind.