DE10063408A1

DE10063408A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ableitung, Sicherstellung und Entnahme von ungelösten Gasen aus Gassammelrelais flüssigkeitsgefüllter Hochspannungsanlagen

Info

Publication number: DE10063408A1
Application number: DE2000163408
Authority: DE
Inventors: Eckhard Braesel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-07-04

Abstract

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, durch die aus dem Gassammelrelais von mit Flüssigkeit beaufschlagten elektrotechnischen Anlagen ein benötigtes Volumen an Gas hermetisch in ein Separiergefäß am Fuße des Transformators abgeleitet und unverfälscht bis zur Entnahme sichergestellt wird. Erfindungsgemäß erfolgt dieses bei einer Vorrichtung mit einem Separiergefäß (5) und einem mit diesem verbundenen Ausgleichsgefäß (7), wobei das Separiergefäß über eine Zuführleitung (4) mit dem Gassammelrelais (3) in Verbindung steht, durch folgende Verfahrensschritte: DOLLAR A - Herstellung des betriebsbereiten Zustandes durch Flüssigkeitsfüllung des Separiergefäßes (5), DOLLAR A - Transport eines definierten Gasvolumens in das Separiergefäß (5) nach Signalisation des Gassammelrelais (3) bei gleichzeitigem Abströmen der Flüssigkeit aus dem Separiergefäß (5) in das Ausgleichsgefäß (7) und selbsttätiges Einstellen eines stationären Flüssigkeitsspiegels (Marke X¶2¶) im unteren Teil (5'', Marke X¶2¶) des Separiergefäßes (5) in Verbindung mit dem Ausgleichsgefäß (7) und dessen Ausgleichsleitung (16, Marke X¶3¶) zur Sicherstellung des Gases bis zur Probeentnahme, DOLLAR A - kurzzeitiges Anheben des Flüssigkeitsspiegels (Marke X¶2¶) zur Entnahme einer Gasprobe aus dem Separiergefäß (5) durch Einführen von Flüssigkeit von unten in das Separiergefäß (5), DOLLAR A - Entnahme einer Gasprobe über ein Ventil (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ableitung, Sicherstellung und Entnahme von ungelösten Gasen aus Gassammelrelais flüssigkeitsgefüllter Hochspannungs anlagen.

In der Praxis sind Vorrichtungen bekannt (Kroll, D.: Neues Gasentnahmegerät für Buchholz- Relais, Elektro-Praktiker 31 (1977) 7, S. 243-244), die es vermeiden, zur Entnahme des Buch holzgases den Transformator besteigen zu müssen. Mittels einer Kapillarleitung, die zu einem Separiergefäß am Fuße des Transformators führt, kann mit manueller Bedienung das Buch holzgas zur Analyse entnommen werden Die Verfälschung des Buchholzgases während der Standzeit im Buchholz-Relais bis zur Ableitung oder sogar der drohende Verlust durch voll ständige Auflösung kann nicht verhindert werden. Weiterhin ist auch schon eine automatisch arbeitende Entnahmepatrone (DE 197 53 126 C2) vorgeschlagen worden, die unmittelbar auf die Signalisation eines definierten Gasvolumens eine Gasprobe in die Patrone entnimmt und in dieser unverfälscht aufbewahrt. Allerdings muß zur Entnahme des so gesicherten Gases für eine Analyse der Transformator wiederum bestiegen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, aus dem Gassammelrelais von mit Flüssigkeit beauf schlagten elektrotechnischen Anlagen ein benötigtes Volumen an Gas hermetisch in ein Sepa riergefäß am Fuße des Transformators abzuleiten und in diesem unverfälscht sicherzustellen sowie zu entnehmen. Dabei muß berücksichtigt werden, daß auch kleine Differenzen der Flüssigkeitsspiegel zwischen Ausdehnungsgefäß und Gassammelrelais vorliegen können. Weiterhin sollen vorzugsweise keine elektronischen Bauteile eingesetzt werden.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nach der Erfindung wird bei einer am Fuß des Transformators angeordneten, absperrbaren, versetzten und U-förmigen, zweiteiligen Gefäßanordnung mit einem Separiergefäß und einem mit diesem verbundenen Ausgleichsgefäß das über eine Zuführleitung mit dem Gassammel relais in Verbindung stehende Separiergefäß zunächst definiert flüssigkeitsgefüllt. Mit der Signalisation einer Gasansammlung im Relais wird mittels Überdruck, der sich aus der Hö hendifferenz der Flüssigkeitsspiegel zwischen Ausdehnungsgefäß und Gassammelrelais er gibt, ein Teilvolumen Gas über die Zuführleitung in das Separiergefäß transportiert. Die Stellung, Form und Größe der beiden Gefäße ist so gewählt, daß sich hier durch Flüssigkeits verdrängung eine analoge Höhendifferenz der Flüssigkeitsspiegel zwischen Ausdehner der Hochspannungsanlage und dem Gassammelrelais einerseits und dem Separiergefäß und der Ausgleichsleitung des Ausgleichsgefäßes andererseits einstellt. Die Zeit der Gasableitung ist durch die Wahl des vertikalen Abstandes der Gefäße festlegbar. Die Wahl des Separiergefä ßes gestattet eine zeitlich begrenzte unverfälschte Gasprobenaufbewahrung oberhalb des Flüs sigkeitsspiegels. Zur Entnahme einer Gasprobe aus dem Separiergefäß erfolgt ein kurzzeitiges Anheben des Flüssigkeitsspiegels durch Einführen von Flüssigkeit von unten in das Separier gefäß.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Separiergefäß derart ausgebildet, daß der unte re Teil einen kleineren Durchmesser als der obere Teil aufweist. Vorteilhafterweise kann der untere Teil bis auf die Größe eines Rohres bzw. einer Kapillarleitung verringert werden. Am Kopf des Separiergefäßes befindet sich das Ventil zur Entnahme der Gasproben. In den obe ren Teil des Separiergefäßes führt eine Steigleitung, die mit der Zuführleitung vom Gassam melrelais in Verbindung steht. Vor dem Eintritt in das Separiergefäß sind eine Diffusionssper re und vor dieser ein Absperrventil sowie weiter davor ein manuell bedienbares Ventilelement für die Entlüftung angeordnet. In der Verbindungsleitung zwischen Separiergefäß und Aus gleichsgefäß befindet sich das mit dem Signalkreis des Gassammelrelais verbundene ansteu erbare Ventil, daß bei Signalisation des Gassammelrelais öffnet und die Flüssigkeitsverdrän gung in den Ausgleichsbehälter gestattet. Vorteilhafterweise kann ein Sensor vorgesehen werden, der bei Erreichung eines vorgebbaren Flüssigkeitsspiegels dieses Ventil schließt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ferner eine von der Zuführleitung abgezweigte verti kale Rohrleitung, die zum unteren Teil des Separiergefäßes führt und über die Flüssigkeit zum kurzzeitigen Anheben des Flüssigkeitsspiegels eingeführt wird. Diese Flüssigkeit kann bei spielsweise von der Zuführleitung vom Gassammelrelais geliefert werden. Sie kann auch aus einem oberhalb des Separiergefäßes angeordneten Behälter entnommen werden.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Vorrichtung und des Verfahrens für einen Öl transformator mit Buchholz-Relais beschrieben. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Öl/Gas-Systems eines Transformators nach der Gasansammlung.

Die beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung ist am Fuß des Transformators montiert und weist eine absperrbare, versetzte und U-förmige zweiteilige Gefäßanordnung mit einem Separiergefäß 5 und einem Ausgleichsgefäß 7 auf, die durch eine Rohrleitung 11 in definier ter Stellung, Form und Größe verbunden sind. Das Separiergefäß 5 besteht aus einem im Durchmesser größeren Zylinder 5' oben und einem im Durchmesser kleineren Zylinder 5" unten. Das Separiergefäß 5 steht über eine Zuführleitung 4 mit dem Buchholz-Relais 3 in Verbindung, das in der Verbindungsleitung zwischen Transformatorkessel 1 und Ausdeh nungsgefäß 2 eingebaut ist. Ein Ventil des Buchholz-Relais 3 in der Zuführleitung 4 ist mit 3' bezeichnet (Fig. 2). In den oberen Zylinder 5' führt eine Steigleitung 12, die außerhalb des Separiergefäßes eine Diffusionssperre 13 und vor dieser ein manuell bedienbares Ventilele ment 14 aufweist. Von einem vor dem Ventilelement 14 angeordneten, ebenfalls manuell bedienbaren Ventilelement 9 führt eine Rohrleitung 15 unten in den unteren Zylinder 5". Vor dem Ventilelement 14 in der Zuführung zum Separierbehälter ist ein Ventilelement 8 für die Entlüftung angeordnet. Der Kopf des Separiergefäßes 5 besitzt ein manuelles Ventilelement 10 für die Entnahme der Gasproben. Unterhalb des Separiergefäßes 5 ist ein an den Signal kreis des Buchholz-Relais 3 elektrisch ankoppelbares Ventilelement 6 in die Leitung 11 zum Ausgleichsgefäß 7 eingesetzt. Am Kopf des Ausgleichsgefäßes 7 befindet sich die Aus gleichsleitung 16, an die eine Schwimmersperre 17 angekoppelt ist. Der Zylinder 5" enthält oben die Marke D₂, die den Ölspiegel für das Analysenvolumen d kennzeichnet. Am Gefäß 7 ist eine Markierung C₃ gesetzt, die den Volumenzuwachs c entsprechend der Zuführleitung kennzeichnet. Darüber ist die Marke D₃, die den Volumenzuwachs entsprechend des Analy senvolumens darstellt. Ab der Marke D₃ geht das Gefäß 7 in die Rohrleitung 16 über. Die Ölspiegelhöhendifferenz X₃- X₂ ist mit B' gekennzeichnet. Bei B' in Fig. 1 und 2 befinden sich das Öl/Gas-System im stabilen Zustand. Der Ölspiegel im Zylinder 5" hat dann die fikti ve Marke X₂ erreicht. Von der Marke D₂ bis zur Marke X₂ ist das Ausgleichsvolumen x er forderlich. Steht der Ölspiegel an der Marke X₂, muß im Buchholz-Relais immer noch ein Teilgasvolumen sein (a < c + d + x) (a ist das Signalisationsvolumen bei Stellung A im Buch holz-Relais Fig. 2). Aus diesen Bedingungen ergeben sich Stellung, Form und Größe der Ge fäße 5 und 7, die vorteilhaft durchsichtig sein bzw. Sichtblenden enthalten sollten.

Im folgenden werden die einzelnen Verfahrensstufen

- definierte Füllung,
- Ableitung,
- Sicherstellung,
- Entnahme und
- erneute definierte Füllung

im einzelnen beschrieben.

Definierte Füllung

Die Vorrichtung (Fig. 1) ist vollständig leer. Das Buchholz-Relais 3 ist vollständig mit Öl gefüllt. Die Zuführleitung 4 wird an das Ventil 3' des Buchholz-Relais 3 angeschlossen (nur beim erstmaligen Einsatz, bleibt ständig angeschlossen). Das Ventil 6 ist geschlossen, die Ventile 9 und 10 sind geöffnet. Dann wird das Ventil 3' des Buchholz-Relais 3 geöffnet. Da durch füllt sich Gefäß 5 bis zum Überlauf aus Ventil 10 vollständig mit Öl. Nach dem Schlie ßen von Ventil 9 wird Ventil 14 geöffnet. Sobald blasenfreies Öl über Ventil 10 abläuft, wird Ventil 10 geschlossen. Zuletzt erfolgt durch kurzzeitiges Öffnen von Ventil 8 auch hier die Entlüftung bis zum blasenfreien Ölablauf. Durch Öffnen von Ventil 18 wird kontrolliert, daß sich im Ausgleichsgefäß 7 kein Öl befindet. Nach dem Schließen von Ventil 18 ist die Vor richtung betriebsbereit.

Ableitung

Bei Gasansammlung sinkt der Ölspiegel im Buchholz-Relais 3. An einem bestimmten Punkt signalisiert das Buchholz-Relais diese Gasansammlung. Diese Differenz der Ölspiegel im Ausdehnergefäß 2 (bleibt wegen des großen Volumens konstant) und im Buchholz-Relais 3 wird in Fig. 2 mit A bezeichnet. Bei Signalisation des Buchholz-Relais wird Ventil 6 automa tisch geöffnet. Durch den Überdruck, der sich aus der Höhendifferenz A ergibt, fließt Öl aus dem Ausdehner 2 in das Buchholz-Relais 3 und drückt das über dem Ölspiegel befindliche Gas durch das Ventil 3' in die Zuführleitung 4 und weiter durch das offene Ventil 14, die Dif fusionssperre und die Steigleitung 12 in das Separiergefäß 5. Das ursprünglich in diesen Bauteilen befindliche Öl fließt durch Ventil 6 und Leitung 11 in das Ausgleichsgefäß 7. Ist das Öl aus dem Separiergefäß 5 bis zur Marke X₂ durch Gas verdrängt, ist das Ausgleichsge fäß 7 vollständig gefüllt und in der Rohrleitung 16 die Marke X₃ erreicht. Der Vorgang der Gasableitung aus dem Buchholz-Relais 3 hält solange selbständig an, bis die Differenz der Ölspiegel im Ausdehner 2 und im Buchholz-Relais 3, als B' in Fig. 2 bezeichnet, und zwi schen X₃ und X₂ (B' in Fig. 1) gleichgroß sind (hydrostatisches Gleichgewicht). Die Gefäße müssen so dimensioniert sein, daß die Marke X₂ sich im unteren, schlankeren Teil 5" des Separiergefäßes 5 und X₃ sich in der Rohrleitung 16 unterhalb der Schwimmersperre 17 be findet.

Sicherstellung

Die unverfälschte Sicherstellung des Gases im Separiergefäß 5 wird über die ständig ölge füllte Diffusionssperre 13 einerseits und über die konstruktive Gestaltung des Gefäßteils 5" zur Minimierung der Phasengrenze Gas/Öl bei Marke X₂ für in der Praxis auftretende Zeit räume erreicht.

Entnahme

Die Ventile 6 und 14 werden geschlossen. Ventil 9 ist geschlossen. Die Entnahmevorrichtung wird an das Ventil 10 angekoppelt. Ventil 8 wird geöffnet und das Buchholz-Relais 3 mit Ventil 3' und die Zuführleitung 4 werden vollständig entlüftet, bis aus Ventil 8 nur noch Öl blasenfrei austritt. Dann wird Ventil 8 geschlossen. Danach werden zuerst Ventil 9 und dann Ventil 10 geöffnet. Der Ölspiegel wird zur Gasentnahme durch über Leitung 15 zulaufendes Öl angehoben. Ventil 10 wird geschlossen. Die Entnahmevorrichtung wird abgenommen. Nach einer anderen Ausführungsform kann für das Anheben des Ölspiegels die Leitung 15 über Ventil 9 nicht mit der Zuführleitung 4 verbunden sein, sondern mit einem separaten, oberhalb des Separierbehälters 5 angeordneten Ölbehälter.

Erneute definierte Füllung

Die Ventile 9 und 10 werden geöffnet. Das Ventil 6 ist geschlossen, die Ventile 9 und 10 sind geöffnet. Dann wird das Ventil 3' des Buchholz-Relais 3 geöffnet. Dadurch füllt sich Gefäß 5 bis zum Überlauf aus Ventil 10 vollständig mit Öl. Nach dem Schließen von Ventil 9 wird Ventil 14 geöffnet. Sobald blasenfreies Öl über Ventil 10 abläuft, wird Ventil 10 geschlossen. Zuletzt erfolgt durch kurzzeitiges Öffnen von Ventil 8 auch hier die Entlüftung bis zum bla senfreien Ölablauf. Durch Öffnen von Ventil 18 wird kontrolliert, daß sich im Ausgleichsge fäß 7 kein Öl befindet. Nach dem Schließen von Ventil 18 ist die Vorrichtung betriebsbereit.

Claims

1. Verfahren zur Ableitung, Sicherstellung und Entnahme von ungelösten Gasen aus Gas sammelrelais (3) flüssigkeitsgefüllter Hochspannungsanlagen mittels einer am Fuß der Hochspannungsanlage positionierbaren Vorrichtung mit einem Separiergefäß (5) und ei nem mit diesem verbundenen Ausgleichsgefäß (7), wobei das Separiergefäß über eine Zu führleitung (4) mit dem Gassammelrelais (3) in Verbindung steht, mit folgenden Schrit ten:

- Herstellung des betriebsbereiten Zustandes durch Flüssigkeitsfüllung des Separierge fäßes (5),
- Transport eines definierten Gasvolumens in das Separiergefäß (5) nach Signalisation des Gassammelrelais (3) bei gleichzeitigem Abströmen der Flüssigkeit aus dem Sepa riergefäß (5) in das Ausgleichsgefäß (7) und selbsttätiges Einstellen eines stationären Flüssigkeitsspiegels (Marke X₂) im unteren Teil (5", Marke X₂) des Separiergefäßes (5) in Verbindung mit dem Ausgleichsgefäß (7) und dessen Ausgleichsleitung (16, Marke X₃) zur Sicherstellung des Gases bis zur Probeentnahme,
- kurzzeitiges Anheben des Flüssigkeitsspiegels (Marke X₂) zur Entnahme einer Gasprobe aus dem Separiergefäß (5) durch Einführen von Flüssigkeit von unten in das Separiergefäß (5),
- Entnahme einer Gasprobe über ein Ventil (10).

2. Vorrichtung zur Ableitung, Sicherstellung und Entnahme von ungelösten Gasen aus Gas sammelrelais flüssigkeitsgefüllter Hochspannungsanlagen, wobei die am Fuß der Hoch spannungsanlage positionierbare Vorrichtung ein zur Entnahme der Gasprobe eingerich tetes, über eine Zuführleitung (4) mit dem Gassammelrelais (3) in Verbindung stehendes, in betriebsbereitem Zustand flüssigkeitsgefülltes Separiergefäß (5) und ein mit diesem verbundenes Ausgleichsgefäß (7) mit einer vertikalen Ausgleichsrohrleitung (16) aufweist und wobei die Stellung Form und Größe der Gefäße (5, 7) sowie die Anordnung der Lei tungen und Ventile so gewählt ist, daß sich bei Füllung des Separiergefäßes (5) mit einem definierten Gasvolumen aus dem Gassammelrelais (3) durch Flüssigkeitsverdrängung eine analoge Höhendifferenz der Flüssigkeitsspiegel zwischen dem Ausdehner (2) der Hoch spannungsanlage und dem Gassammelrelais (3) einerseits und dem Separiergefäß (5) und der Ausgleichsleitung (16) andererseits einstellt, daß Mittel zur unverfälschten Sicher stellung des Gasvolumens vorgesehen sind und daß die Vorrichtung Mittel aufweist, die zwecks Anhebens des Flüssigkeitsspiegels zur Entnahme einer Gasprobe zusätzlich Flüs sigkeit von unten in das Separiergefäß (5) befördern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zeit der Gasableitung durch die Wahl des verti kalen Abstandes der Gefäße (5, 7) festlegbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der untere Teil (5") des Separiergefäßes einen klei neren Durchmesser als der obere Teil (5') aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, bei der der untere Teil (5") des Separiergefäßes (5) die Größe eines Rohres bzw. einer Kapillarleitung hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Zuführleitung (4) in den oberen Teil (5") des Separiergefäßes (5) eintritt und vor dem Eintritt ein Absperrventil (14) und vor diesem zur Entlüftung ein Ventilelement (8) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der eine von der Zuführleitung (4) abgezweigte verti kale Rohrleitung (15) zum unteren Teil (5") des Separiergefäßes (5) führt und nach der Abzweigung ein Absperrventil (9) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem mit dem Signalkreis des Gassammelrelais (3) verbundenem ansteuerbaren Ventilelement (6) in der Verbindung zwischen dem Separier gefäß (5) und dem Ausgleichsgefäß (7).

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der ein Sensor vorgesehen ist, der bei Erreichung eines vorgebbaren Flüssigkeitsspiegels X₂ das ansteuerbare Ventil (6) schließt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der zur unverfälschten Sicherstellung eines Gasvolu mens in der Zuführleitung vor dem Eintritt in das Separiergefäß (5) eine Diffusionssperre (13) vorgesehen ist und bei der der untere Teil (5") des Separiergefäßes (5) derart ausge bildet ist, daß die Phasengrenze Gas/Öl minimiert wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der für das kurzzeitige Anheben des Flüssigkeitsspie gels (X₂) im Separiergefäß (5) zur Entnahme einer Gasprobe extern und oberhalb des Se pariergefäßes (5) ein Behälter vorgesehen ist, aus dem Flüssigkeit von unten in das Sepa riergefäß (5) eingeführt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der für das kurzzeitige Anheben des Flüssigkeitsspie gels (X₂) im Separiergefäß (5) zur Entnahme einer Gasprobe Flüssigkeit aus der mit der Zuführleitung (4) vom Gassammelrelais (3) in Verbindung stehenden Rohrleitung (15) von unten in das Separiergefäß (5) eingeführt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der zur Entnahme einer Gasprobe am Kopf des Sepa riergefäßes (5) ein Ventilelement (10) vorgesehen ist.