DE102012016686A1

DE102012016686A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung von dielektrischen Kenngrößen der Isolation von Hochspannungsgeräten

Info

Publication number: DE102012016686A1
Application number: DE201210016686
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung (100) zum Messen des dielektrischen Verlustfaktors (TANδ) von Hochspannungsgeräten (MO) mit folgenden Komponenten: einer ersten Erfassungseinheit (110) zum Erfassen einer elektrischen Feldstärke an einem ersten Messpunkt (M1) auf der Hochspannungsseite des Hochspannungsgerätes (MO), wobei die erste Erfassungseinheit (110) erste Abtastwerte eines ersten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Feldstärke proportionalen ersten Messgröße (Us) in Abhängigkeit einer Zeitreferenz bildet, die von einem ersten Zeitgeber (115) vorgegeben wird; einer zweiten Erfassungseinheit (120) zum Erfassen einer elektrischen Spannung an einem zweiten Messpunkt (M2) an einem erdseitigen Messanschluss des Hochspannungsgerätes (MO), wobei die zweite Erfassungseinheit (120) zweite Abtastwerte eines zweiten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Spannung proportionalen zweiten Messgröße (UM) in Abhängigkeit der Zeitreferenz bildet; und einer Auswertungseinheit (123), die die zweiten Abtastwerte der zweiten Messgröße (UM) mit den ersten Abstastwerten der ersten Messgröße (US) vergleicht, um den Phasenwinkel (δ) einer zwischen den Signalzeitverläufen auftretenden Phasenverschiebung zu bestimmen; und die die Tangensfunktion auf den Phasenwinkel (δ) anwendet, um den dielektrischen Verlustfaktor (TANδ) zu bestimmen. Die Vorrichtung kann auch Delta-C1 ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung des von dielektrischen Kenngrößen der Isolation von Hochspannungsgeräten, wie z. B. Hochspannungs-Durchführungen in elektrischen Energieanlagen und dergleichen, insbesondere zur Messung des dielektrischen Verlustfaktors (TANδ) und/oder der zeitlichen Änderung der dielektrischen Längskapazität (Delta-C1).
Die Messung des dielektrischen Verlustfaktors, des sog. Tangens Delta (TANδ), der Isolation von Hochspannungsgeräten ist ein wichtiges diagnostisches Mittel, um den Betriebszustand eines Hochspannungsgerätes zu beurteilen. Ebenso ist die zeitliche Änderung der dielektrischen Längskapazität von Interesse, um die Intaktheit der Isolation, insbesondere der kapazitiven Feldsteuerung, zu beurteilen.
Der dielektrische Verlustfaktor ist ein Maß für die Güte der Isolation. Umso höher er ist, desto schlechter ist die Isolation. Das Versagen der Isolation kündigt sich oftmals durch einen Anstieg des elektrischen Verlustfaktors an. Da die Wirkanteile der Ströme im Dielektrikum von Mechanismen hervorgerufen werden, die erst bei höheren Spannungen auftreten (z. B. Teilentladungen und/oder nicht lineares Verhalten der Restleitfähigkeiten), ist es wichtig, das zu messende Objekt bzw. das Gerät selbst während der Offline-Messung mit einer Hochspannung zu belasten, die in der Größenordnung der Betriebsspannung liegt, um somit realistische Messergebnisse zu erhalten.
Die dielektrische Längskapazität bzw. ihre zeitliche Änderung ist eine Kenngröße, um die Intaktheit der Isolation, insbesondere der kapazitiven Feldsteuerung, zu ermitteln. Die dielektrische Längskapazität (auch C1 Kapazität genannt) wird üblicherweise vor Auslieferung des Gerätes und regelmäßig im Rahmen der Wartung gemessen und es wird geprüft, ob sich zeitliche Änderungen ergeben haben. Eine Vergrößerung der Längskapazität wäre ein Anzeichen für einen Teildurchschlag in der Isolation. Ein typischer Anwendungsfall ist beispielsweise die Messung der zeitlichen Änderung der C1 Kapazität an Kondensator-Durchführungen von Leistungstransformatoren.
Was die andere Kenngröße, den dielektrischen Verlustfaktor angeht, so wird dieser üblicherweise im Rahmen einer Offline-Messung vor Auslieferung des Gerätes oder während seiner Stillstandszeit (z. B. Wartungsintervall) durchgeführt. Ein typischer Anwendungsfall ist beispielsweise die Messung des TANδ an Kondensator-Durchführungen von Leistungstransformatoren. Die hierfür verwendete klassische Messmethode ist der Abgleich einer sog. Schering Messbrücke und wird hier anhand der 1 veranschaulicht:
Das in der 1 dargestellte Prinzip der herkömmlichen TANδ-Messung benötigt auf der Hochspannungsseite HS eine hochgenaue verlustarme Hochspannungskapazität, die sog. Normalkapazität C_N und auf der Niederspannungs- bzw. Erdseite ES die sog. Schering-Mess-Brücke SMB. Wenn der Abgleich hergestellt ist, d. h. der Brückenstrom Null wird, werden aus den bekannten Größen der Messbrücke und der Normalkapazität C_N die unbekannten (gesuchten) Größen C1 und R1 ermittelt, aus denen schließlich der elektrische Verlustfaktor TANδ berechnet werden kann. Die schematische Darstellung nach 1 gibt die Grundstruktur dieses bekannten Messverfahrens wieder. In der Praxis ist die genaue Bestimmung des Verlustfaktors noch etwas aufwändiger als es in 1 dargestellt wird, da insbesondere auch Erdstreukapazitäten, die das Ergebnis verfälschen, in der Messung kompensiert werden müssen.
Die klassische Methode der Verlustfaktorbestimmung mit Hilfe der Schering-Brücke erfordert den Einsatz einer Normalkapazität, die recht teuer in der Anschaffung ist. Daher ist dieses bekannte Messverfahren aus wirtschaftlichen Gründen quasi nur während der Stillstandszeit des jeweiligen Hochspannungsgerätes möglich (Offline-Messung) und ein dauernder Einsatz (im Online Betrieb) der Normalkapazität C_N ist faktisch von der praktischen Anwendung ausgeschlossen. Aufgrund der oft sehr langen Zeiträume zwischen den Stillstandszeiten und aufgrund der Wichtigkeit der Kenntnis des dielektrischen Verlustfaktors zur Beurteilung des Zustandes der Isolation ist es wünschenswert, ein verbessertes und kostengünstigeres Verfahren zur Online-Messung des dielektrischen Verlustfaktors zu finden. Dasselbe gilt auch für die Kenngröße der dielektrischen Längskapazität, bzw. ihrer zeitlichen Änderung.
In dem Artikel „Mobiles Prüfsystem zur Isolationsdiagnose elektrischer Betriebsmittel" von T. Strehl und A. Engelmann, erschienen in der Fachzeitschrift „ETZ", Heft Nr. 18, 2003, wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Referenzmessung auf Hochspannungsniveau mit Hilfe einer Referenzkapazität erforderlich ist. Die Ermittlung des Verlustwinkels geschieht durch Messung der Phasenverschiebung zwischen den Signalen eines Messzweiges und denen eines Vergleichszweiges. Die Daten werden in Echtzeit mit Hilfe von faseroptischer Übertragung der Messwerte in einen digitalen Signalprozessor übertragen; somit kann in Echtzeit die Phasenverschiebung der Signale ermittelt werden. Dieses Verfahren eignet sich zwar grundsätzlich für eine Online-Messung, ist aber aus wirtschaftlichen Gründen eher nicht anzuwenden, da hier ebenfalls eine Hochspannungsnormalkapazität benötigt wird.
In DE 10 2008 004 804 A1 wird ein Verfahren eines Fehlers in eine Kondensatordurchführung beschrieben, wobei insbesondere der Delta-C1-Wert bestimmt wird. Das Verfahren ist vornehmlich für mehrphasige Transformatoren geeignet.
Die EP 1 039 304 A2 befasst sich vor allem mit der Messung von Messgrößen, nämlich Eingangsspannungen an einer Hochspannungsdurchführung und ermöglicht ein effizientes Messen von Spitzenwert und Effektivwert der betrachteten Eingangsspannung. Das Messen des elektrischen Verlustfaktors, der Längskapazität, sowie deren zeitliche Änderung, werden dort jedoch nicht behandelt.
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren sowie Vorrichtungen zur Messung der eingangs genannten Kenngrößen der Isolation, insbesondere des dielektrischen Verlustfaktors und/oder der Längskapazität bzw. ihrer Änderung, vorzuschlagen, um die genannten Nachteile zu überwinden und eine effiziente Online-Messung der dielektrischen Kenngrößen zu ermöglichen.
Gelöst wird die Aufgabe durch Verfahren mit den Merkmalen der nebengeordneten Verfahrensansprüche sowie durch Vorrichtungen mit den Merkmalen der nebengeordneten Vorrichtungsansprüche.
Demnach wird ein Verfahren zur Messung des dielektrischen Verlustfaktors der Isolation von Hochspannungsgeräten vorgeschlagen, das folgende Schritte aufweist:

– Erfassen einer elektrischen Feldstärke an einem ersten Messpunkt auf der Hochspannungsseite des Hochspannungsgerätes;
– Bilden von ersten Abtastwerten eines ersten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Feldstärke proportionalen ersten Messgröße in Abhängigkeit einer Zeitreferenz, die von einem ersten Zeitgeber vorgegeben wird;
– Erfassen einer elektrischen Spannung an einem zweiten Messpunkt auf der Erdseite bzw. an einem dortigen Messanschluss des Hochspannungsgerätes;
– Bilden von zweiten Abtastwerten eines zweiten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Spannung proportionalen zweiten Messgröße in Abhängigkeit der Zeitreferenz;
– Vergleichen der zweiten Abtastwerte der zweiten Messgröße mit den ersten Abtastwerten der ersten Messgröße, um den Phasenwinkel einer zwischen den Signalzeitverläufen auftretenden Phasenverschiebung zu bestimmen; und
– Anwenden der Tangensfunktion auf den Phasenwinkel, um für den dielektrischen Verlustfaktor zu bestimmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche geeignet ist, das Verfahren zum Messen des dielektrischen Verlustfaktors durchzuführen, weist folgende Komponenten bzw. Einheiten auf:
eine erste Erfassungseinheit zum Erfassen der elektrischen Feldstärke an dem ersten Messpunkt, wobei diese Erfassungseinheit den ersten zeitlichen Signalverlauf der entsprechenden ersten Messgröße (z. B. Messspannung am Kopf einer Kondensator-Durchführung) in Abhängigkeit der Zeitreferenz bildet;
eine zweite Erfassungseinheit zum Erfassen der elektrischen Spannung an dem zweiten Messpunkt, wobei diese Erfassungseinheit den zweiten zeitlichen Signalverlauf der entsprechenden zweiten Messgröße (z. B. Messspannung am erdseitigen Messanschluss der Kondensator-Durchführung) in Abhängigkeit derselben Zeitreferenz (eine gemeinsame Zeitbasis) bildet; und
eine Auswertungseinheit, die den Signalzeitverlauf der zweiten Messgröße mit dem Signalzeitverlauf der ersten Messgröße bzw. der entsprechenden Abtastwerte vergleicht, um den Phasenwinkel einer zwischen den Signalzeitverläufen auftretenden Phasenverschiebung zu bestimmen; wobei die Tangensfunktion angewendet wird, um schließlich den dielektrischen Verlustfaktor zu bestimmen.
Desweiteren wird ein Verfahren zur Messung einer Änderung der dielektrischen Längskapazität der elektrischen Isolation von Hochspannungsgeräten mit prinzipiell denselben anfänglichen Schritten wie folgt durchgeführt:

– Erfassen der elektrischen Feldstärke an dem ersten Messpunkt auf der Hochspannungsseite des Hochspannungsgerätes;
– Bilden von den ersten Abtastwerten des ersten zeitlichen Signalverlaufs des zu der erfassten Feldstärke proportionalen ersten Messgröße in Abhängigkeit der Zeitreferenz, die von dem ersten Zeitgeber vorgegeben wird;
– Erfassen der elektrischen Spannung an dem zweiten Messpunkt an dem erdseitigen Messanschluss des Hochspannungsgerätes; und
– Bilden von den zweiten Abtastwerten des zweiten zeitlichen Signalverlaufs der zu der erfassten Spannung proportionalen zweiten Messgröße in Abhängigkeit der Zeitreferenz.
Anschließend werden folgende Schritte (Variante zum ersten Verfahren) durchgeführt:
– Vergleichen der zweiten Abtastwerte der zweiten Messgröße mit den ersten Abtastwerten der ersten Messgröße, um ein Amplituden-Verhältnis der Messgrößen zu bestimmen; und
– Überwachen des Amplituden-Verhältnisses auf seine zeitliche Veränderung hin (d. h. Bestimmung der gesuchten Kapazitätsänderung Delta-C1).

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird ebenfalls die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt, wobei die Auswertungseinheit die zweiten Abtastwerte der zweiten Messgröße mit den ersten Abstastwerten der ersten Messgröße vergleicht, um das Amplituden-Verhältnis der Messgrößen zu bestimmen und das Amplituden-Verhältnis auf seine zeitliche Veränderung hin überwacht.
Die Erfindung schlägt demnach vor, an dem ersten Messpunkt die dort vorherrschende elektrische Feldstärke zu messen und an dem zweiten Messpunkt die dort anliegende elektrische Spannung zu messen, um durch Auswertung der Messgrößen die besagten Kenngrößen (TANδ und/oder Delta-C1) zu ermitteln.
Hierdurch wird erreicht, dass mit kostengünstigen Komponenten eine zuverlässige Online-Messung von TANδ sowie Delta-C1 ermöglicht wird. Insbesondere ist es bei der Erfindung nicht erforderlich, eine Normalkapazität, eine faseroptische Übertragungsstrecke und einen digitalen Signalprozessor mit hoher Rechenleistung einsetzen zu müssen. Die Erfindung ist besonders zur Messung des TANδ sowie Delta-C1 an größeren Hochspannungsgeräten geeignet, wo die Messpunkte relativ weit voneinander beabstandet sind, wie z. B. an Kondensator-Durchführungen für Hochspannungs-Transformatoren und dergleichen. Die Erfindung kann sowohl bei einphasigen wie auch mehrphasigen Hochspannungsgeräten eingesetzt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich auch den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher im Detail beschrieben:
Die 1 veranschaulicht die Ausgangssituation der Erfindung, nämlich das Prinzip einer herkömmlichen Messmethode zur Bestimmung des TANδ und der Längskapazität C1 mit Hilfe einer Schering-Messbrücke.
Die 2 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen des elektrischen Verlustfaktors an einem Hochspannungsgerät in Gestalt einer Kondensator-Durchführung.
Die 3 zeigt den zeitlichen Signalverlauf der Messgrößen, sowie deren Phasenverschiebung aus der sich der TANδ ergibt.
Die 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagram (flowchart) für ein von der Vorrichtung nach 2 durchgeführtes, erfindungsgemäßes Verfahren zur Messung des elektrischen Verlustfaktors und/oder des Delta C1.
Im Unterschied zu dem Stand der Technik nach 1, bei dem eine Schering-Messbrücke SMB und ein Normalkapazität C_N eingesetzt werden, ist erfindungsgemäß nun eine kostengünstig zu realisierende Vorrichtung 100 zum Messen der dielektrischen Kenngrößen, insbesondere des Verlustfaktors TANδ und/oder der Längskapazität bzw. deren Änderung vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst mindestens zwei räumlich zueinander beabstandete Einheiten, nämlich eine erste Erfassungseinheit 110 und einer zweiten Erfassungseinheit 120. Die erste Erfassungseinheit 110 ist auf der Hochspannungsseite HS eines Hochspannungsgerätes MO, welches das Messobjekt darstellt, angeordnet, nämlich am Kopf einer Kondensator-Durchführung KD. Die erste Erfassungseinheit 110 misst dort an einem ersten Messpunkt M1 mittels eines Feldsensors 111 die dort vorherrschende elektrische Feldstärke bzw. als Messgröße eine entsprechende erste Messspannung US.
Die zweite Erfassungseinheit 120 befindet sich am erdseitigen Messanschluss bzw. Messpunkt MII der Kondensator-Durchführung KD und erfasst dort eine Spannung bzw. die entsprechende Messgröße, d. h. die über einer Messkapazität 121 abfallende zweite Messspannung U_M. Die Erfassungseinheiten enthalten Signalverstärker 112 bzw. 122 zur Verstärkung der Messspannungen und enthalten Auswerteeinheiten 113 bzw. 123, um die Messgrößen, wie nachfolgend beschrieben, auszuwerten.
Jede Erfassungseinheit 110 und 120 enthält weiterhin einen Zeitgeber 115 bzw. 125, der eine Zeitreferenz entsprechend eines (externen) Triggersignals TR erzeugt, um die Messung in beiden Erfassungseinheiten auf eine einheitliche Zeitbasis zu beziehen, damit die gewonnenen Mess-Daten bzgl. der Zeitverläufe der Messspannungen U_S und U_M) schließlich miteinander verglichen werden können. Die Messungen bzw. die Zeitgeber werden auf ein externes Triggersignal synchronisiert, das z. B. aus einem Zeitbasis-Signal bzw. einem GPS-Signal abgeleitet wird.
Um eine ausreichende Genauigkeit der gewünschten Messung insbesondere der TANΔ Messung zu erreichen, wird eine möglichst genaue Zeitbasis benötigt. Die Genauigkeit z. B. eines von einem GPS-Empfänger erzeugten Triggers ist mit ~300 ns Ungenauigkeit ausreichend. In einem 50 Hz-System können gute Messergebnisse z. B. mit einer Abtastrate von etwa 500 kSamples/s und einer Speichertiefe von z. B. 10000 Werten erreicht werden. Die Auswertung kann asynchron in einer zentralen Auswertungseinheit oder auch in einer in der Vorrichtung 100 integrierten Auswertungseinheit ausgeführt werden.
Die erste Erfassungseinheit 110 enthält hierzu ein Sendemodul 114, hier z. B. ein bidirektionales Funkmodul (z. B. auf Basis ZigBee), das Daten DAT über den ersten zeitlichen Signalverlauf der ersten Messgröße bzw. der ersten Messspannung U_S, insbesondere auf die Zeitreferenz bezogene Amplitudenwerte, an die Auswertungseinheit 123 sendet, welche dann diese Daten DAT mit zweiten Daten bzgl. des zweiten zeitlichen Signalverlaufs der zweiten Messgröße (Messspannung U_M) vergleicht. Zum Empfang der Daten DAT enthält die zweite Erfassungseinheit 120 ein geeignetes Funkmodul 124, hier z. B. ebenfalls ZigBee-Funkmodul.
Die Auswertungseinheit 123 zur Berechnung des TANδ bzw. des Delta-C1 anhand der gewonnen Daten ist hier in die zweite Erfassungseinheit 120 integriert, kann aber auch in einem externen Rechner bzw. PC vorgesehen sein. Die Auswertungseinheiten sind z. B. durch Mikrocontrollereinheiten, kurz MCUs, realisiert.
Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, bei denen eine Referenz- bzw. Normalkapazität (siehe C_N in 1) mit genau bekannten und zeitlich stabilen Eigenschaften (Kapazität und dielektrischer Verlustfaktor) ständig benötigt wird, verwendet die vorliegende Erfindung einen E-Feld-Sensor 111, der den zeitlichen Verlauf der elektrischen Feldstärke, die am Kopf der Durchführung MO oder auf der angeschlossenen Leitung auftritt, misst.
Die Messung der elektrischen Feldstärke auf Hochspannungsniveau hat den Vorteil, dass die Teilkapazität, an der der größte Teil der Hochspannung abfällt, stabil bleibt, weil der Feldraum zwischen Feldplatte und Erde aus Luft besteht und somit keinen langzeitigen Änderungen unterworfen ist.
Das externe Triggersignal TR kann nicht nur durch eine GPS-Zeitreferenz erzeugt werden, sondern auch z. B. durch ein externes Funksignal (übertragen durch Luft), durch ein optisches Signal (übertragen durch Luft oder durch Lichtwellenleiter) oder durch eine andere hochgenaue Zeitbasis erzeugt werden (z. B. auch durch eine interne Clock). Mit Hilfe der Zeitbasis werden die Messwerte, welche auf Hochspannungsseite HS und auf Erdseite ES erfasst werden, zeitlich zueinander in Übereinstimmung gebracht (s. 3), um insbesondere die Phasenverschiebung d zu bestimmen. Aber auch die Amplitudenwerte für die Bestimmung der Längskapazität müssen zeitlich zueinander korrelieren.
Nach erfolgter Abspeicherung des Messsignals U_M und nach Empfang der Daten DAT des Messsignals U_S aus der Erfassungseinheit 110 werden die beiden Signale miteinander verglichen (s. 3). Der Vergleich besteht darin, dass die Phasenverschiebung der beiden Signale zueinander ermittelt wird. Dies kann z. B. mit Hilfe einer Autokorrelationsfunktion erfolgen. Ebenso kann durch Quotientenbildung der Amplitudenwerte und Überwachung der zeitlichen Änderung erkannt, werden, ob und wie die Längskapazität sich ggfs. geändert hat.
Die beschriebene Vorrichtung 100 bzw. das System ist insbesondere zur Online-Messung der Kenngrößen, wie z. B. TANδ und/oder Delta-C1 geeignet. Nach der Installation des Systems wird das System kalibriert. Dies kann mit Hilfe des Prüfprotokolls der Durchführung oder einer Offline Messung im Rahmen von Servicearbeiten erfolgen. Der nach Inbetriebnahme ermittelte TANδ wird mit dem Offline ermittelten Wert verglichen und der Fehler ermittelt. Der Fehler kann z. B. dadurch entstehen, dass die gemessene Feldstärke in geringem Maße auch von den Spannungen der Nachbarphasen bestimmt wird (Übersprechen) und es somit zu einem Phasenfehler kommt. Da dieser Fehler geometrisch bedingt ist, wird er sich nicht ändern, solange keine Änderungen der Geometrie vorgenommen werden (z. B. Hinzufügen von Abschirmkalotten, weiteren HS-Geräten etc.). Im Falle einer solchen Änderung muss das System erneut kalibriert werden. Mit jeder später gemessenen Änderung des Phasenwinkels δ kann somit der gesuchte Phasenwinkel oder dessen Tangens (TANδ) ermittelt werden.
Die Erfindung ist auch sehr gut geeignet für Anwendungen bei Spannungswandlern, in Gasisolierten Schaltanlagen usw..
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008004804 A1 [0008]
EP 1039304 A2 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Mobiles Prüfsystem zur Isolationsdiagnose elektrischer Betriebsmittel” von T. Strehl und A. Engelmann, erschienen in der Fachzeitschrift „ETZ”, Heft Nr. 18, 2003 [0007]

Claims

Verfahren (10) zur Messung des dielektrischen Verlustfaktors (TANδ) der elektrischen Isolation von Hochspannungsgeräten (MO) mit folgenden Schritten: – Erfassen (Schritt 11a) einer elektrischen Feldstärke an einem ersten Messpunkt (M1) auf der Hochspannungsseite des Hochspannungsgerätes (MO); – Bilden (Schritt 11b) von ersten Abtastwerten eines ersten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Feldstärke proportionalen ersten Messgröße (Us) in Abhängigkeit einer Zeitreferenz, die von einem ersten Zeitgeber (115) vorgegeben wird; – Erfassen (Schritt 12a) einer elektrischen Spannung an einem zweiten Messpunkt (M2) an einem erdseitigen Messanschluss des Hochspannungsgerätes (MO); – Bilden (Schritt 12b) von zweiten Abtastwerten eines zweiten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Spannung proportionalen zweiten Messgröße (U_M) in Abhängigkeit der Zeitreferenz; – Vergleichen (Schritt 13a) der zweiten Abtastwerte der zweiten Messgröße (U_M) mit den ersten Abtastwerten der ersten Messgröße (U_S), um den Phasenwinkel (δ) einer zwischen den Signalzeitverläufen auftretenden Phasenverschiebung zu bestimmen; und – Anwenden (Schritt 13b) der Tangensfunktion auf den Phasenwinkel (δ), um den dielektrischen Verlustfaktor (TANδ) zu bestimmen.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, wobei das Erfassen (Schritt 11a) der elektrischen Feldstärke und Bilden der ersten Abtastwerte mittels einer ersten Erfassungseinheit (110) durchgeführt wird, die einen ersten Zeitgeber (115) aufweist; wobei das Erfassen (Schritt 12a) der elektrischen Spannung und Bilden der zweiten Abtastwerte mittels einer zweiten Erfassungseinheit (120) durchgeführt wird, die räumlich beabstandet zu der ersten Erfassungseinheit (110) angeordnet ist und einen zweiten Zeitgeber (125) aufweist; und wobei der erste und der zweite Zeitgeber (115, 125) auf ein externes Triggersignal synchronisiert werden zur Erzeugung derselben Zeitreferenz (TR) in der ersten und zweiten Erfassungseinheit (110, 120).
Verfahren (10) nach Anspruch 2, wobei das externe Triggersignal an den ersten und zweiten Zeitgeber (115, 125) optisch oder funktechnisch übertragen wird.
Verfahren (10) nach Anspruch 3, wobei als das externe Triggersignal (TR) aus einem Zeitbasis-Signal oder einem GPS-Signal gewonnen wird.
Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 2–4, wobei von der ersten Erfassungseinheit (110) erste Daten (DAT), die die ersten Abtastwerte in Bezug auf die Zeitreferenz enthalten, an die zweite Erfassungseinheit (120) oder eine zentrale Messdatenerfassungseinheit gesendet werden, um mit zweiten Daten, die die zweiten Abtastwerte in Bezug auf die Zeitreferenz enthalten, verglichen zu werden.
Vorrichtung (100) zum Messen des dielektrischen Verlustfaktors (TANδ) von Hochspannungsgeräten (MO) mit folgenden Komponenten: einer ersten Erfassungseinheit (110) zum Erfassen einer elektrischen Feldstärke an einem ersten Messpunkt (M1) auf der Hochspannungsseite des Hochspannungsgerätes (MO), wobei die erste Erfassungseinheit (110) erste Abtastwerte eines ersten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Feldstärke proportionalen ersten Messgröße (Us) in Abhängigkeit einer Zeitreferenz bildet, die von einem ersten Zeitgeber (115) vorgegeben wird; einer zweiten Erfassungseinheit (120) zum Erfassen einer elektrischen Spannung an einem zweiten Messpunkt (M2) an einem erdseitigen Messanschluss des Hochspannungsgerätes (MO), wobei die zweite Erfassungseinheit (120) zweite Abtastwerte eines zweiten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Spannung proportionalen zweiten Messgröße (U_M) in Abhängigkeit der Zeitreferenz bildet; und einer Auswertungseinheit (123), die die zweiten Abtastwerte der zweiten Messgröße (U_M) mit den ersten Abstastwerten der ersten Messgröße (U_S) vergleicht, um den Phasenwinkel (δ) einer zwischen den Signalzeitverläufen auftretenden Phasenverschiebung zu bestimmen; und die die Tangensfunktion auf den Phasenwinkel (δ) anwendet, um den dielektrischen Verlustfaktor (TANδ) zu bestimmen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei die erste Erfassungseinheit (110) zum Erfassen der elektrischen Feldstärke und zum Bilden der ersten Abtastwerte einen ersten Zeitgeber (115) aufweist; und wobei die zweite Erfassungseinheit (120) räumlich beabstandet zu der ersten Erfassungseinheit (110) angeordnet ist und zum Erfassen der elektrischen Spannung und zum Bilden der zweiten Abtastwerte einen zweiten Zeitgeber (125) aufweist, wobei zur Erzeugung derselben Zeitreferenz (TR) in der ersten und zweiten Erfassungseinheit (110, 120) der erste und der zweite Zeitgeber (115, 125) auf ein externes Triggersignal synchronisiert sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei der erste Zeitgeber (115) und der zweite Zeitgeber (125) jeweils einen Zeitbasis-Signal-Empfänger, insbesondere einen GPS-Empfänger, aufweisen, um das externe Triggersignal aus einem Zeitbasis-Signal bzw. einem GPS-Signal zu bilden.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei der zweite Zeitgeber (125) einen Zeit-Signal-Sender aufweist, und der erste Zeitgeber (115) einen Zeit-Signal-Empfänger aufweist, der ein zu dem Triggersignal synchrones Zeitsignal von dem zweiten Zeitgeber (125) empfängt.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6–9, wobei die erste Erfassungseinheit (110) ein Sendemodul (114) aufweist, das erste Daten (DAT), die die ersten Abtastwerte in Bezug auf die Zeitreferenz enthält, an die Auswertungseinheit (123) oder an eine zentrale Messdatenerfassungseinheit sendet, die die ersten Daten mit zweiten Daten, die die zweiten Abtastwerte in Bezug auf die Zeitreferenz enthalten, vergleicht.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei die Auswertungseinheit (123) in die zweite Erfassungseinheit (120) integriert ist, und wobei die zweite Erfassungseinheit (120) ein Empfangsmodul (124) aufweist, das mit der Auswertungseinheit (123) verbunden ist und die ersten Daten (DAT) von dem Sendemodul (114) der ersten Erfassungseinheit (110) empfängt.
Verfahren (10*) zur Messung einer Änderung der dielektrischen Längskapazität (C1) der elektrischen Isolation von Hochspannungsgeräten (MO) mit folgenden Schritten: – Erfassen (Schritt 11a) einer elektrischen Feldstärke an einem ersten Messpunkt (M1) auf der Hochspannungsseite des Hochspannungsgerätes (MO); – Bilden (Schritt 11b) von ersten Abtastwerten eines ersten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Feldstärke proportionalen ersten Messgröße (Us) in Abhängigkeit einer Zeitreferenz, die von einem ersten Zeitgeber (115) vorgegeben wird; – Erfassen (Schritt 12a) einer elektrischen Spannung an einem zweiten Messpunkt (M2) an einem erdseitigen Messanschluss des Hochspannungsgerätes (MO); – Bilden (Schritt 12b) von zweiten Abtastwerten eines zweiten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Spannung proportionalen zweiten Messgröße (UM) in Abhängigkeit der Zeitreferenz; – Vergleichen (Schritt 13a*) der zweiten Abtastwerte der zweiten Messgröße (UM) mit den ersten Abtastwerten der ersten Messgröße (U_S), um ein Amplituden-Verhältnis der Messgrößen (Us, U_M) zu bestimmen; und – Überwachen des Amplituden-Verhältnisses (Schritt 13b*) auf seine zeitliche Veränderung (Delta-C1) hin.
Vorrichtung (100) zum Messen einer Änderung der dielektrischen Längskapazität (C1) von Hochspannungsgeräten (MO) mit folgenden Komponenten: einer ersten Erfassungseinheit (110) zum Erfassen einer elektrischen Feldstärke an einem ersten Messpunkt (M1) auf der Hochspannungsseite des Hochspannungsgerätes (MO), wobei die erste Erfassungseinheit (110) erste Abtastwerte eines ersten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Feldstärke proportionalen ersten Messgröße (Us) in Abhängigkeit einer Zeitreferenz bildet, die von einem ersten Zeitgeber (115) vorgegeben wird; einer zweiten Erfassungseinheit (120) zum Erfassen einer elektrischen Spannung an einem zweiten Messpunkt (M2) an einem erdseitigen Messanschluss des Hochspannungsgerätes (MO), wobei die zweite Erfassungseinheit (120) zweite Abtastwerte eines zweiten zeitlichen Signalverlaufs einer zu der erfassten Spannung proportionalen zweiten Messgröße (UM) in Abhängigkeit der Zeitreferenz bildet; und einer Auswertungseinheit (123), die die zweiten Abtastwerte der zweiten Messgröße (UM) mit den ersten Abstastwerten der ersten Messgröße (U_S) vergleicht, um ein Amplituden-Verhältnis der Messgrößen (Us, UM) zu bestimmen und das Amplituden-Verhältnis auf seine zeitliche Veränderung (Delta-C1) hin zu überwachen.