DE102011080115A1

DE102011080115A1 - Auskoppeleinheit zur Teilentladungsmessung an Hochspannungsmaschinen

Info

Publication number: DE102011080115A1
Application number: DE102011080115A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auskoppeleinheit zur Teilentladungsmessung an einer Hochspannungsmaschine. Die elektrischen Bauteile der Auskoppeleinheit sind integrierter Bestandteil eines Kunststoffvergussblockes, der auf der Oberseite eines Isolierstützers positioniert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auskoppeleinheit zur Teilentladungsmessung an Hochspannungsmaschinen.
Hochspannungsmaschinen weisen eine Ständerwicklung auf, welche beispielsweise drei Phasenwicklungen umfasst, die sternförmig miteinander verschaltet sind und einen gemeinsamen Sternpunkt aufweisen. Das vom gemeinsamen Sternpunkt abgelegene Ende der jeweiligen Phasenwicklung ist über eine Ableitung mit einem Phasenanschluss (U, V, W) der Hochspannungsmaschine verbunden.
Aus der WO 90/05919 ist eine Ankopplungseinheit zur Überwachung von Hochspannungseinrichtungen auf Teilentladungen bekannt. Insbesondere dient die bekannte Ankopplungseinheit zu einer betriebsmäßigen Überwachung der Hochspannungswicklungen und der angeschlossenen elektrischen Ableitungen bei elektrischen Hochspannungsmaschinen und -apparaten, insbesondere der dreiphasigen Ständerwicklung bei Turbogeneratoren einschließlich ihrer Generatorableitungen und/oder bei Transformatoren und Wandlern, mittels Teilentladungserfassung und Abreißfunkenmessung. Dabei sind die vorgenannten Maschinen und Apparate über Generatorableitungen oder andere Verbindungsleitungen miteinander verbunden und über Netzschutzkondensatoren an Erdpotential angeschlossen. Des Weiteren ist die Ankopplungseinheit selektiv an je einen der drei Stränge der Generatorableitung angekoppelt. Drei in Reihe geschaltete Netzschutzkondensatoren jeder Phase sind über eine Messimpedanz an das Erdpotential angeschlossen. Die vom Messspannungsanschluss der Messimpedanz zum Teilentladungsmessgerät geführten abgeschirmten Messleitungen sind über ein Filter geführt. Parallel zur Messimpedanz sind ein Erdungstrennschalter, ein Überspannungsableiter und eine elektrische Durchschlagssicherung vorgesehen.
Zwei der drei Netzschutzkondensatoren sind über Hochspannungs-Stützisolatoren auf geodätisch höherem Niveau angeordnet und direkt an die jeweilige Generatorableitung angeschlossen. Der dritte Netzschutzkondensator ist auf tieferem Niveau auf oder kurz über dem Flur der Hochspannungsquelle angeordnet, über den Erdungsschalter mit dem Erdpotential verbindbar und mittels einer Isolierstoffplatte unterlegt. An einer Tragkonstruktion ist eine metallische, geerdete Montageplatte der Ankopplungseinheit montiert. Auf der Frontseite der Montageplatte sind der Messwiderstand, der Überspannungsschalter, die Durchschlagssicherung, ein Koaxialrelais und die verbindenden Schalt- und Anschlussleitungen befestigt.
Eine derartige Ausgestaltung einer Ankopplungseinheit ermöglicht eine Erfassung von Wicklungsfehlern für jede einzelne Phase der Ständerwicklung bei hoher Erfassungsempfindlichkeit bzw. hohem Nutzsignalabstand zum Grundstörpegel. Sie eignet sich zur Installation sowohl als Nachrüsteinheit als auch im Rahmen einer Neuerstellung einer Hochspannungsmaschine und erlaubt eine laufende Überwachung der Teilentladungsmesssignale während des Betriebs der Hochspannungsanlage.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Auskoppeleinheit zur Teilentladungsmessung an einer Hochspannungsmaschine anzugeben, deren elektrische Sicherheit erhöht ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Auskoppeleinheit zur Teilentladungsmessung an einer Hochspannungsmaschine gelöst, deren elektrische Bauteile integrierter Bestandteil eines Kunststoffvergussblockes sind, der auf der Oberseite eines Isolierstützers positioniert ist.
Vorzugsweise erfolgt die Verbindung der Auskoppeleinheit mit dem Isolierstützer mittels einer Schraubverbindung. Dies hat den Vorteil, dass die Auskoppeleinheit in einfacher und kostengünstiger Weise mit einem vorhandenen Isolierstützer verbunden werden kann, beispielsweise zum Zwecke einer Nachrüstung oder eines Austausches der Auskoppeleinheit.
Vorzugsweise umfassen die elektrischen Bauteile der Auskoppeleinheit eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren, deren Kapazitätswerte derart gewählt sind, dass auch bei einem Ausfall bzw. Kurzschluss eines der Kondensatoren die elektrische Sicherheit der Auskoppeleinheit gewährleistet bleibt.
Des Weiteren ist vorzugsweise jedem der beiden Kondensatoren eine Begrenzungsschaltung zugeordnet, die ein unzulässiges Ansteigen der Spannung am Kondensator verhindert. Dadurch wird die elektrische Sicherheit der Auskoppeleinheit weiter erhöht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Anschlussstecker, der an einem aus dem Kunststoffvergussblock herausgeführten Kabel befestigt ist, mit einem integrierten Schalter versehen. Dieser ist bei angesteckter Messleitung, die zu einem Teilentladungsmessgerät führt, geöffnet und bei nicht angesteckter Messleitung geschlossen. Dadurch ist die elektrische Sicherheit der Auskoppeleinheit weiter erhöht.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Erläuterung anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiels.
Die Figur zeigt einen Isolierstützer 1, auf dessen Oberseite eine Auskoppeleinheit aufgesetzt ist, die ein eigenständiges Bauteil bildet und in Form eines Kunststoffvergussblockes 2 realisiert ist, der die elektrischen Bauteile der Auskoppeleinheit als integrierte Bestandteile aufweist. Der Kunststoffvergussblock 2 ist mittels einer Schraubverbindung 4 mit dem Isolierstützer 1 verbunden. Durch diesen Isolierstützer wird ein von einer Phasenwicklung der Ständerwicklung abgeleitetes Hochspannungssignal an die elektrischen Bauteile der Auskoppeleinheit weitergeleitet, um aus diesem Hochspannungssignal Messsignale auszukoppeln, die an ein in der 1 nicht dargestelltes Teilentladungsmessgerät weitergeleitet werden.
Zu den elektrischen Bauteilen der Auskoppeleinheit gehört eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren 5 und 7. Deren Kapazitätswerte sind derart gewählt, dass im Betrieb auch im Falle eines Defekts bzw. Kurzschlusses eines der Kondensatoren die Funktionsfähigkeit und die elektrische Sicherheit der Auskoppeleinheit erhalten bleibt. Im Vergleich zu herkömmlichen Auskoppeleinheiten, die lediglich einen Kondensator aufweisen, weist jeder der beiden Kondensatoren 5 und 7 den doppelten Kapazitätswert auf, so dass bezüglich der Gesamtfunktion der Auskoppeleinheit der Kapazitätswert der herkömmlichen Auskoppeleinheit erhalten bleibt. Folglich treten bezüglich des an die Auskoppeleinheit angeschlossenen Messequipments in messtechnischer Hinsicht keine Änderungen auf.
Zu den elektrischen Bauteilen der Auskoppeleinheit gehören des Weiteren zwei Begrenzungsschaltungen 6 und 8. Die Begrenzungsschaltung 6 ist dem ersten Kondensator 5 zugeordnet, mit einer Klemme dieses ersten Kondensators verbunden und hat die Aufgabe, einen unzulässigen Spannungsanstieg an dieser Kondensatorklemme zu verhindern. Die Begrenzungsschaltung 8 ist dem zweiten Kondensator 7 zugeordnet, mit einer Klemme dieses zweiten Kondensators verbunden und hat die Aufgabe, einen unzulässigen Spannungsanstieg an dieser Kondensatorklemme zu verhindern.
Mit der genannten Klemme des zweiten Kondensators 7 ist auch ein Kabel 9 verbunden. Dieses ist aus der Kunststoffvergussmasse 3 des Kunststoffvergussblockes 2 hinausgeführt und in seinem Endbereich mit einem Anschlussstecker 10 verbunden. In diesen Anschlussstecker 10 ist in Einsteckrichtung 13 eine zu einem nicht gezeichneten Teilentladungsmessgerät führende Messleitung 12 einsteckbar.
In vorteilhafter Weise weist der Anschlussstecker 10 einen integrierten Schalter 11 auf, der bei angesteckter Messleitung 12 geöffnet ist, so dass das über das Kabel 9 angelieferte Messsignal über die Messleitung 12 zum Teilentladungsmessgerät weitergeleitet wird. Bei nicht angesteckter Messleitung 12 ist der Schalter 11 geschlossen und bildet eine Schutzbeschaltung in dem Sinne, dass die elektrische Sicherheit der Auskoppeleinheit weiter erhöht ist.
Nach alledem ist eine Auskoppeleinheit gemäß der Erfindung als eigenständige Einheit oberhalb eines Isolierstützers vorgesehen und vorzugsweise mit dem Isolierstützer mittels einer Schraubverbindung verbunden. Die elektrische Sicherheit der Auskoppeleinheit wird dadurch gewährleistet, dass deren elektrische Bauteile integrierter Bestandteil eines Kunststoffvergussblockes sind, so dass ungewünschte Einflüsse auf diese elektrischen Bauteile von außen und auch eine versehentliche Berührung dieser elektrischen Bauteile durch Personen wirkungsvoll verhindert werden. Für den Fall eines Defekts eines der Kondensatoren der Reihenschaltung, welcher mit einer Einbuße von dessen Hochspannungsfestigkeit verbunden ist, ist der jeweils andere Kondensator dazu in der Lage, die volle Hochspannung zu tragen. Aufgrund des Einbaus von zwei Begrenzungsschaltungen ist sichergestellt, dass dann, wenn eine dieser Begrenzungsschaltungen defekt sein sollte und elektrisch nicht leitfähig ist, die jeweils andere Begrenzungsschaltung weiterhin funktionsfähig ist. Aufgrund der Verwendung eines automatisch schließenden Stecksystems in dem Falle, dass keine Messleitung extern angeschlossen ist, wird die elektrische Sicherheit der Auskoppeleinheit weiter erhöht, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Personen- und Sachschäden weiter reduziert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 90/05919 [0003]

Claims

Auskoppeleinheit zur Teilentladungsmessung an einer Hochspannungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ihre elektrischen Bauteile (5, 6, 7, 8) integrierter Bestandteil eines Kunststoffvergussblockes (2) sind, der auf der Oberseite eines Isolierstützers (1) positioniert ist.
Auskoppeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit dem Isolierstützer (1) mittels einer Schraubverbindung (4) verbunden ist.
Auskoppeleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich des Kunststoffvergussblockes (2) ein Kabel (9) aus dem Kunststoffvergussblock (2) herausgeführt ist, an welchem ein Anschlussstecker (10) befestigt ist.
Auskoppeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihre elektrischen Bauteile eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren (5, 7) umfassen.
Auskoppeleinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ihre elektrischen Bauteile zwei Begrenzungsschaltungen (6, 8) umfassen, von denen eine (6) dem ersten Kondensator (5) der Reihenschaltung und die andere (8) dem zweiten Kondensator (7) der Reihenschaltung zugeordnet ist.
Auskoppeleinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitätswerte der Kondensatoren (5, 7) derart gewählt sind, dass die Funktionsfähigkeit und die elektrische Sicherheit der Auskoppeleinheit im Betrieb auch bei einem Defekt eines der beiden Kondensatoren erhalten bleibt.
Auskoppeleinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstecker (10) einen integrierten Schalter (11) aufweist, der bei angesteckter Messleitung (12) geöffnet und bei nicht angesteckter Messleitung (12) geschlossen ist.