DE102014226206A1

DE102014226206A1 - Vorrichtung, System und Verfahren für das Überwachen einer mit einer Flüssigkeit isolierten und/oder gekühlten elektrischen Anlage

Info

Publication number: DE102014226206A1
Application number: DE102014226206.2A
Authority: DE
Inventors: Laurent van Groningen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Vorrichtung (1, 41) für das Überwachen einer mit einer Flüssigkeit (42) isolierten und/oder gekühlten elektrischen Anlage (3), aufweisend:
– eine erste Anschlusseinrichtung (2), die dazu geeignet ist, die Vorrichtung (1, 41) zum Entnehmen der Flüssigkeit (42) mit einer Probenentnahmevorrichtung (4) der elektrischen Anlage (3) zu verbinden, und
– eine Messeinrichtung (5) für das Untersuchen der Flüssigkeit (42) in Bezug auf ein in der Flüssigkeit (42) gelöstes Gas,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (1, 41) eine zweite Anschlusseinrichtung (6) aufweist, mit der ein Behälter (7) zum Einleiten einer Flüssigkeitsprobe (8) verbindbar ist.
Ferner sind Gegenstand der Patentanmeldung ein System (1, 7, 41), welches die Vorrichtung (1, 41) enthält, sowie ein Verfahren zur Benutzung des Systems (1, 7, 41).

Description

Elektrische Anlagen wie beispielsweise Transformatoren enthalten häufig Materialien für die elektrische Isolation und/oder Kühlung der Komponenten der Anlagen. Dabei wird häufig eine geeignete Flüssigkeit wie Öl oder – als schwer entflammbare Flüssigkeiten – polychloriniertes byphenyl (PCB) oder Silikon eingesetzt. Im Betrieb einer elektrischen Anlage werden durch die elektrische Beanspruchung, Fehler wie z.B. Kurzschlüsse und Alterungsprozesse der Flüssigkeit Gase freigesetzt, die in der Flüssigkeit gelöst vorliegen. Insbesondere entstehen gelöste Gase durch Oxidationsprozesse, Verdampfung, Abbau von Isolierungsmaterialien und/oder der jeweiligen Flüssigkeit, chemischen Abbau der Flüssigkeit und Elektrolyse. Diese gelösten Gase sind in ihrer Menge und Zusammensetzung ein aussagekräftiger Indikator für den Zustand der elektrischen Anlage und werden daher analysiert – was oft als „dissolved gas analysis (DGA)“ bezeichnet wird.
Es ist bekannt, manuell Proben der Flüssigkeit vor Ort an der elektrischen Anlage zu nehmen und an ein Labor zu schicken. Elektrische Anlagen der eingangs beschriebenen Art weisen für eine Überprüfung der in Ihnen eingeschlossenen Flüssigkeit i.d.R. eine Probenentnahmevorrichtung wie beispielsweise einen Hahn zum Abzapfen der Flüssigkeit auf. Beim Nehmen der Probe kann es zu Verunreinigungen in der Probe kommen und es kann eine Ausgasung der zu untersuchenden Gase aus der Flüssigkeit vorkommen, was die spätere Laboruntersuchung ungenau werden lässt. Um dies zu vermeiden, ist besonders geschultes Personal erforderlich. Im Labor kann dann eine detaillierte Auswertung des gelösten Gases oder sogar einer Vielzahl verschiedener gelöster Gase erfolgen; eine direkte Auswertung vor Ort findet nicht statt. Dies bedeutet, dass möglicherweise eine beschädigte elektrische Anlage mit den damit verbundenen Risiken weiter betrieben wird, bis ein Laborergebnis vorliegt.
Auf Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Dissolved_gas_analysis) werden verschiedene Verfahren zur Analyse der Gase vorgestellt. Dabei werden beispielsweise das Volumen, die Gasarten, Mengenverhältnisse der gelösten Gasarten zueinander oder die Entstehungsrate der Gase erfasst und ausgewertet. Typischerweise werden Gase wie Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Azetylen, Ethylen, Methan und Ethan ausgewertet. Es können Geräte bereit gestellt werden, die eine Auswertung in Bezug auf ein einzelnes Gas vornehmen, oder deutlich teurere Geräte, die eine Auswertung in Bezug auf mehrere Gase gleichzeitig vornehmen können. Wird nur ein einzelnes Gas ausgewertet, so kann zwar ein Fehler in der elektrischen Anlage festgestellt werden, aber eine Zuordnung der Fehlerart kann nicht erfolgen. Werden jedoch mehrere Gase ausgewertet, kann eine solche Zuordnung erfolgen. Geräte, die mehrere Gase gleichzeitig auswerten können, liefern also genauere Ergebnisse über die Art möglicher Fehler in der elektrischen Anlage, benötigen aber oft umfangreiche Kalibrierungen vor dem Einsatz und sind wegen hoher Kosten und vergleichsweise großer Abmessungen oft nicht portabel für den Einsatz vor Ort an der elektrischen Anlage ausgelegt.
Aus der Produktbroschüre „Siemens GAS-Guard 1" aus dem Januar 2013, Referenznummer 810-1864-02 Rev A, ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, mit der die Konzentration und die Entstehungsrate von in Transformator-Öl gelöstem Wasserstoffgas gemessen und so eine Vielzahl von Fehlertypen des Transformators erkannt werden kann. Die Vorrichtung wird für den Betrieb direkt mit dem Transformator und dessen Probeentnahmevorrichtung verbunden und übermittelt ihre Messdaten an eine externe Auswerteeinrichtung wie beispielsweise einen Computer mit entsprechender Auswertesoftware. Zusätzlich ist ein binärer Kontakt vorgesehen, an den ein Auslesegerät angeschlossen werden kann. Weiterhin kann beispielsweise ein Leuchtmittel angeschlossen und auf diese Weise ein Alarm angezeigt werden.
An die Erfindung stellt sich die technische Aufgabe, ausgehend von der bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, die einfach zu bedienen ist und mittels derer eine vergleichsweise genauere Bestimmung eines Fehlers in der elektrischen Anlage ermöglicht wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1.
Unter einer Vorrichtung im Sinne der Erfindung ist z.B. eine Baugruppe zu verstehen, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist.
Die Vorrichtung kann jedoch auch als eine Anordnung ausgebildet sein, die einzelne Komponenten oder sogar jede Komponente als separates Bauteil und/oder in getrennten Gehäusen vorsieht. So kann beispielsweise die zweite Anschlussvorrichtung auch als eine separate Komponente vorgesehen werden, die nicht zusammen mit der ersten Anschlusseinrichtung und der Messeinrichtung in einem Gehäuse vorgesehen ist, sondern vielmehr zwischen die elektrische Anlage und die erste Anschlussvorrichtung geschaltet wird, um ein Einleiten einer Flüssigkeitsprobe in einen Behälter zu erlauben.
Es ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass auch durch einen ungeschulten Benutzer sicher und ohne Verunreinigungen eine Probe der Flüssigkeit entnommen werden kann. In dem Fall, dass nur eine Probenentnahmevorrichtung an der elektrischen Anlage vorgesehen ist, ist es ein weiterer Vorteil, dass eine Probe genommen werden kann, ohne dass die Vorrichtung zuerst von der Probenentnahmevorrichtung der elektrischen Anlage entfernt werden müsste. Dies spart Zeit und Kosten, weil bereits vor Ort anhand des Messwertes in Bezug auf ein in der Flüssigkeit gelöstes Gas ein Fehler festgestellt werden kann und – im Falle eines Fehlers – direkt eine Probe entnommen werden kann. Die Probe steht dann für eine Auswertung verschiedener Gase in einem Labor zur Verfügung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist erste Anschlussvorrichtung derart ausgebildet, dass sie ein Einführen zumindest eines Teils der Messeinrichtung in die elektrische Anlage ermöglicht. Dies ermöglicht z.B., dort direkt ein Gas aus der Flüssigkeit zu extrahieren und dieses Gas ggf. in einem anderen Teil der Messeinrichtung außerhalb der elektrischen Anlage zu untersuchen. Bei dieser Ausführungsform kann in einer Variante die zweite Anschlussvorrichtung mit der ersten Anschlussvorrichtung verbunden und/oder der ersten Anschlussvorrichtung nachgeordnet sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Messeinrichtung geeignet, einen Messwert in Bezug auf ein in der Flüssigkeit gelöstes Gas zu erfassen, und die Vorrichtung ist geeignet, den Messwert mit einem vorher festgelegten Schwellenwert zu vergleichen. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, weil die Untersuchung der Flüssigkeit mit Hilfe einer eingangs erläuterten „dissolved gas analysis“ durchgeführt wird, die aussagekräftig im Hinblick auf in der elektrischen Anlage vorgefallene Fehler ist. Es ist ein weiterer Vorteil, dass durch den Vergleich zwischen Messwert und vorher festgelegtem Schwellenwert ein Fehler leicht und unproblematisch erkannt werden kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die zweite Anschlusseinrichtung ein erstes Ventil auf, das geeignet ist, im Falle des Überschreitens des Schwellenwertes angesteuert zu werden, um die Flüssigkeitsprobe abzugeben. Dies ist ein Vorteil, weil auf diese Weise nur dann eine Flüssigkeitsprobe gesammelt wird, wenn die Flüssigkeitsprobe aufgrund eines gefundenen Fehlers genauer zu analysieren ist. Es wird vermieden, auch dann eine Flüssigkeitsprobe zu sammeln, wenn dies nicht erforderlich ist. Dies spart Zeit und Kosten in der Überwachung und Wartung der elektrischen Anlage und ermöglicht es insbesondere, beim Feststellen eines Fehlers mittels der Vorrichtung eine Flüssigkeitsprobe zu nehmen und diese aufzubewahren, bis die Flüssigkeitsprobe durch einen Techniker abgeholt und in einem externen Labor ausgewertet werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das erste Ventil manuell ansteuerbar. Dies ist ein Vorteil, weil durch eine manuelle Ansteuerung durch den Benutzer immer dann eine Flüssigkeitsprobe genommen werden kann, wenn der Benutzer dieses für angebracht hält. Typischerweise wird der Benutzer dann das erste Ventil ansteuern, um eine Flüssigkeitsprobe zu entnehmen, wenn der Messwert den Schwellenwert überschreitet. In der Regel bedeutet Ansteuern im Sinne der Erfindung das Öffnen des Ventils zur Abgabe der Flüssigkeitsprobe in den Behälter. Es sind jedoch auch Ausführungsformen der Erfindung denkbar, bei denen das Schließen des ersten Ventils durch ein komplexeres Zusammenwirken von Baugruppen innerhalb der Vorrichtung dazu führt, dass eine Flüssigkeitsprobe abgegeben wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das erste Ventil bei Überschreiten des Schwellenwertes automatisch ansteuerbar. Dies ist ein Vorteil, weil auf diese Weise automatisch eine Flüssigkeitsprobe aus der elektrischen Anlage in den Behälter eingeleitet werden kann, wenn durch die Messungen der Messeinrichtung ein Fehler nahegelegt wird.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Messeinrichtung geeignet, den Messwert in Bezug auf ein Gas aus der Liste der Gase Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Azetylen, Ethylen, Methan, Ethan zu erfassen. Dies ist ein Vorteil, weil die genannten Gase häufige Produkte von Fehlern und/oder Alterungsprozessen einer in einer elektrischen Anlage verwendeten Flüssigkeit sind und daher Rückschlüsse auf den Zustand der elektrischen Anlage erlauben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Messeinrichtung geeignet, einen weiteren Messwert in Bezug auf mindestens ein weiteres Gas zu erfassen, mit einem weiteren vorher festgelegten Schwellenwert zu vergleichen, und es ist die Vorrichtung geeignet, das Ergebnis des Vergleichs bei der Ansteuerung des Ventils zu berücksichtigen. Diese Ausführungsform ermöglicht es, mehrere unterschiedliche Gase, die in der Flüssigkeit gelöst sein können, auszuwerten und daher ein genaueres Ergebnis beziehungsweise eine genauere Überwachung des Zustands der elektrischen Anlage zu ermöglichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Messeinrichtung geeignet, als Messwerte für das jeweilige Gas mindestens einen Messwert für eine Messgröße aus der Liste der Messgrößen Volumen, Gasart, Mengenverhältnisse der gelösten Gasarten zueinander und Entstehungsrate der Gase zu erfassen. Dies ist vorteilhaft, weil die genannten Messgrößen aussagekräftig über den Zustand der elektrischen Anlage sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Anschlusseinrichtung geeignet, im Betrieb der Vorrichtung die Menge der in den Behälter eingeleiteten Flüssigkeitsprobe zu erfassen. Dies ist ein Vorteil, weil dadurch beispielsweise jeweils nur eine genau definierte Menge einer Flüssigkeitsprobe, z.B. 100 ml, als Flüssigkeitsprobe in dem Behälter gesammelt werden. Dies ist vorteilhaft, weil somit die Flüssigkeitsproben eine vergleichbare Flüssigkeitsmenge aufweisen und unterschiedliche Messungen einfacher vergleichbar werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Anschlusseinrichtung geeignet, im Betrieb der Vorrichtung keine weitere Flüssigkeit einzuleiten, wenn der Behälter bereits voll ist und/oder eine vorher festgelegte Menge an Flüssigkeitsprobe eingeleitet wurde. Dies ist ein Vorteil, weil ein randvolles Befüllen des Behälters mit der Flüssigkeitsprobe vermieden wird, was beispielsweise zum Verschütten von Flüssigkeit beim Trennen des Behälters von der Vorrichtung führen könnte. Eine einfache Möglichkeit, den Füllungsgrad des Behälters festzustellen, ist beispielsweise ein an der zweiten Anschlussvorrichtung vorgesehener Schwimmer, der mechanisch anzeigt, wenn ein bestimmter Füllstand erreicht ist. Werden stets gleichgroße – im Sinne eines gleichen Volumens – Behälter verwendet, so genügt auch eine Überwachung der vorher festgelegten Menge an Flüssigkeitsprobe, die eingeleitet wurde.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Anschlusseinrichtung geeignet, beim Entfernen des Behälters den Behälter gasdicht zu verschließen. Entfernen im Sinne der Erfindung meint dabei beispielsweise ein Abschrauben und/oder Abdocken des Behälters. Dies ist ein Vorteil, weil durch den gasdichten Abschluss des Behälters ein Ausgasen der Flüssigkeitsprobe und damit eine Verfälschung der späteren Laboranalyse vermieden wird. Das gasdichte Verschließen des Behälters kann beispielsweise durch das automatische Anbringen eines Deckels oder Verschlusses erfolgen, es kann jedoch auch ein Behälter vorgesehen sein, welcher einen grundsätzlich gasdichten Verschluss oder Deckel aufweist und nur bei der Koppelung des Behälters an die Vorrichtung eine flüssigkeitsleitende Verbindung zwischen Vorrichtung und Behälter herstellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Anschlusseinrichtung geeignet, bei Fehlen eines Behälters das Leiten von Flüssigkeit durch die zweite Anschlusseinrichtung zu sperren. Dies ist ein Vorteil, weil im Betrieb der Vorrichtung auf diese Weise ein Auslaufen von Flüssigkeit verhindert wird, wenn kein aufnehmender Behälter angeschlossen ist. Das Sperren kann beispielsweise durch ein Schließen des ersten Ventils erfolgen oder durch eine Ausgestaltung der zweiten Anschlusseinrichtung, die mechanisch ein Verschließen derselben erlaubt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Anschlusseinrichtung geeignet, den Behälter von unten her mit der Flüssigkeitsprobe zu befüllen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die zweite Anschlusseinrichtung einen Schlauch aufweist, der bis zum Boden des Behälters innerhalb des Behälters reicht. Anstatt eines Schlauches könnte beispielsweise auch ein Einfüllstutzen in Form eines Rohres verwendet werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein Sturz der Flüssigkeit innerhalb des Behälters zum Behälterboden vermieden und insofern ein Ausgasen der gelösten Gase innerhalb der Flüssigkeit minimiert wird. Dies ist insbesondere für eine spätere Auswertung der Flüssigkeitsprobe in einem externen Labor wichtig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Anschlusseinrichtung geeignet, im Behälter befindliche Luft oben am Behälter auszuleiten. Dies kann beispielsweise durch eine in der zweiten Anschlusseinrichtung vorgesehene Entlüftungsöffnung erreicht werden. Es ist ein Vorteil dieser Ausführungsform, dass bei der Befüllung des Behälters mit der Flüssigkeitsprobe kein Überdruck in Folge der Kompression der im Behälter befindlichen Luft erzeugt wird, der einer Einleitung der Flüssigkeitsprobe entgegen stehen würde.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine dritte Anschlussvorrichtung vorgesehen, mit der ein Abfallbehälter verbindbar ist, in dem Flüssigkeit einleitbar ist, so dass für die Messeinrichtung und/oder die Flüssigkeitsprobe ausschließlich frisch aus der elektrischen Anlage entnommene Flüssigkeit verwendet wird. Dies ist ein Vorteil, weil auf diese Weise bereits längere Zeit in der Vorrichtung stehende Flüssigkeit entleert werden kann, um bei der Untersuchung der Flüssigkeit aus der elektrischen Anlage keine Verfälschungen festzustellen und auch bei der Probenentnahme in den Behälter keine verfälschten Ergebnisse zu erhalten. Der Abfallbehälter kann beispielsweise bauartgleich mit dem Behälter sein. Die dritte Anschlussvorrichtung kann beispielsweise bauartgleich mit der zweiten Anschlussvorrichtung sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine integrierte Anschlussvorrichtung vorgesehen, die die Funktionen der zweiten und der dritten Anschlussvorrichtung kombiniert. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem in der integrierten Anschlussvorrichtung separate Einfüllanschlüsse für die Flüssigkeitsprobe und den Abfall vorgesehen werden. Diese separaten Einfüllanschlüsse können zusammen mit Behältern eingesetzt werden, die eine Trennung von Flüssigkeitsprobe und Abfall gestatten. Die Trennung kann z.B. durch eine Trennwand oder sonstige Unterteilung des Behälters erfolgen. Es ist ein Vorteil dieser Ausführungsform, dass mit einer einzigen zusätzlichen Anschlussvorrichtung (neben der ersten Anschlussvorrichtung) besonders einfach und materialsparend gleichzeitig Abfall entsorgt und eine Flüssigkeitsprobe genommen werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die dritte Anschlussvorrichtung ein zweites Ventil auf. Dies ist ein Vorteil, weil mittels des zweiten Ventils das Einleiten von Flüssigkeit aus der Vorrichtung und/oder aus der elektrischen Anlage in den Abfallbehälter gesteuert werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Sicherheitsventil vorgesehen, mit dem das Entnehmen der Flüssigkeit aus der elektrischen Anlage automatisch beendbar ist, wenn eine vorher festgelegte Menge an Flüssigkeit entnommen wurde. Dies ist vorteilhaft, weil auf diese Weise ein unkontrolliertes Auslaufen von Flüssigkeit in Folge von Fehlern oder Undichtigkeiten vermieden wird, d.h. durch die Begrenzung der aus der elektrischen Anlage abfließenden Flüssigkeitsmenge wird ein möglicher Schaden in Folge von möglicherweise auftretenden Undichtigkeiten oder Fehlern begrenzt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung ein gemeinsames Ventil auf, das die Funktionen des ersten und des zweiten Ventils übernimmt. Dies ist ein Vorteil, weil die Verwendung eines einzelnen Bauteils einfacher ist und Kosten einspart. Ein weiterer Vorteil ist es, dass Schlauchstrecken zwischen dem ersten und dem zweiten Ventil, in denen sich beispielsweise Flüssigkeitsrückstände befinden und Messungen beeinträchtigen könnten, vermieden werden.
In einer Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung ein integriertes Ventil auf, das die Funktionen des ersten und des zweiten Ventils sowie des Sicherheitsventils übernimmt. Dies ist ein Vorteil, weil die Verwendung eines einzelnen Ventils besonders platz- und kostensparend ist.
Ferner stellt sich an die Erfindung die technische Aufgabe, ein System anzugeben, das einfach zu bedienen ist und mittels dessen eine vergleichsweise genauere Bestimmung eines Fehlers in der elektrischen Anlage ermöglicht wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein System für das Überwachen einer mit einer Flüssigkeit isolierten und/oder gekühlten elektrischen Anlage, aufweisend: einen Behälter und eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Es ergeben sich für das erfindungsgemäße System und seine im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist der Behälter vor Einleiten der Flüssigkeitsprobe ein Vakuum auf. Dies ist ein Vorteil, weil ein luftentleerter Behälter von Verunreinigungen und Gasen frei ist und daher bei Einleiten einer Probe keine Verfälschung der gelösten Gase bewirkt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist das System einen Abfallbehälter auf. Dies ist ein Vorteil, weil mittels eines an die dritte Anschlusseinrichtung angeschlossenen Abfallbehälters Rückstände von Flüssigkeiten aus dem Gerät aus der Vorrichtung abgeleitet werden können, bevor neue Messungen durchgeführt werden. Desweiteren kann mit Hilfe des Abfallbehälters Flüssigkeit gesammelt werden, die zum Durchspülen der Vorrichtung verwendet wird.
Ferner stellt sich an die Erfindung die technische Aufgabe, ein Verfahren für das Überwachen einer mit einer Flüssigkeit isolierten und/oder gekühlten elektrischen Anlage bereitzustellen, das einfach durchzuführen ist und mittels dessen eine vergleichsweise genauere Bestimmung eines Fehlers in der elektrischen Anlage ermöglicht wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren für das Überwachen einer mit einer Flüssigkeit isolierten und/oder gekühlten elektrischen Anlage, bei dem mit der elektrischen Anlage ein System nach einem der Ansprüche 13 oder 14 verbunden wird, Flüssigkeit aus der elektrischen Anlage der Vorrichtung des Systems zugeführt wird, mittels der Vorrichtung die Flüssigkeit in Bezug auf eine in der Flüssigkeit gelöstes Gas untersucht wird, mittels der Vorrichtung eine Flüssigkeitsprobe aus der elektrischen Anlage in den Behälter eingeleitet wird, der Behälter zur Untersuchung der Flüssigkeitsprobe von der Vorrichtung getrennt und verschlossen wird. Dabei ist es sowohl möglich, den Behälter mit der Flüssigkeitsprobe zuerst von der Vorrichtung zu trennen und dann zu verschließen oder andersherum.
Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße System geschildert.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, des erfindungsgemäßen Systems, und des erfindungsgemäßen Verfahrens stellen keine Einschränkungen in dem Sinne dar, dass ein Fachmann keine Kombination einer oder mehrerer Ausführungsformen vornehmen würde. Der Fachmann wird gegebenenfalls verschiedene Ausführungsformen der Erfindung kombinieren, um das an in gestellte Problem in optimaler Weise lösen zu können.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Ausführungsbeispiele keineswegs in genau dieser Weise umgesetzt werden müssen, sondern dem Fachmann als Anregung dazu dienen, andere Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen zu verwenden oder sogar einzelne Elemente der Ausführungsbeispiele nicht einzusetzen.
Es zeigen die
1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems und die
2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems.
In der 1 ist eine elektrische Anlage 3 dargestellt, die mit einer Flüssigkeit 42 isoliert und/oder gekühlt wird. Die elektrische Anlage 3 weist eine Probenentnahmevorrichtung 4 auf, an die eine erste Anschlusseinrichtung 2 der Vorrichtung 1 angeschlossen ist. Innerhalb der Vorrichtung 1 befindet sich eine Zuleitung 10, die als fluidleitende Verbindung geeignet ist, Flüssigkeit 42 aus der elektrischen Anlage einer Messeinrichtung 5 für das Untersuchen der Flüssigkeit 42 in Bezug auf ein in Flüssigkeit 42 gelöstes Gas zuzuleiten. An die Zuleitung 10 ist eine Probenleitung 9 angeschlossen, die mit einer zweiten Anschlusseinrichtung 6 verbunden ist. An die zweite Anschlusseinrichtung 6 ist ein Behälter 7 zum Einleiten einer Flüssigkeitsprobe 8 angeschlossen. Der Behälter 7 ist in diesem Beispiel eine einfache Flasche, die mit einem Außengewinde versehen und in die entsprechend komplementär ausgeformte zweite Anschlusseinrichtung 6 eingeschraubt ist. Der Fluss von Flüssigkeit 42 durch die Probenleitung 9 wird mittels eines ersten Ventils 11 gesteuert, das über eine erste Kommunikationsverbindung 12 mit der Messeinrichtung verbunden ist.
Im Folgenden soll nun kurz auf die Funktionsweise der Vorrichtung eingegangen werden. Durch einen Techniker wird eine Verbindung zwischen der Probenentnahmevorrichtung 4 und der ersten Anschlusseinrichtung 2 der Vorrichtung 1 hergestellt. Diese Verbindung sollte i.d.R. flüssigkeitsdicht sein, um das Einleiten von Flüssigkeit 42 aus der elektrischen Anlage in die Vorrichtung zu gewährleisten. Die Flüssigkeit 42 wird durch die Zuleitung 10 zur Messeinrichtung 5 geleitet, wo eine Untersuchung der Flüssigkeit 42 in Bezug auf in der Flüssigkeit gelöstes Gas durchgeführt wird. Dabei wird ein Messwert der Flüssigkeit 42 erfasst, in diesem Fall die Konzentration von Wasserstoffgas. Der Messwert wird mit einem vorher festgelegten Schwellenwert für die Konzentration von Wasserstoffgas verglichen. Liegt der Messwert unterhalb des Schwellenwertes, so liegt als Messergebnis kein Fehler in der elektrischen Anlage 3 vor. Dies kann beispielsweise auf der Oberfläche der Vorrichtung durch eine Leuchtdiode dargestellt werden und/oder als Signal an eine externe Auswerte- und Anzeigeeinrichtung übermittelt werden (nicht dargestellt). Wird jedoch festgestellt, dass der Messwert oberhalb des vorher festgelegten Schwellenwertes liegt, so ist von einem Fehler innerhalb der elektrischen Anlage 3 auszugehen. Dieses Signal, dass ein Fehler vorliegt, wird über eine erste Kommunikationsverbindung 12 an das erste Ventil 11 übermittelt, so dass das erste Ventil 11 im Fehlerfall geöffnet wird. Dabei kann es sich bei der Übertragung des Signals über die erste Kommunikationsverbindung 12 um ein Ansteuersignal handeln oder auch um einen Steuerstrom, der direkt der Ansteuerung beziehungsweise Umschaltung des ersten Ventils 11 dient. Ist das erste Ventil 11 geöffnet, strömt Flüssigkeit 42 durch die Zuleitung 10, die Probenleitung 9 und das erste Ventil 11 in die zweite Anschlusseinrichtung 6 und von dort in den Behälter 7. Das erste Ventil 11 ist außerdem durch nicht dargestellte Bedienelemente an der Vorrichtung direkt durch einen Benutzer schließbar und auch zu öffnen, so dass ein Benutzer zu vorgegebenen Zeitpunkten oder aufgrund eines Messergebnisses der Messeinrichtung 5 eine Flüssigkeitsprobe 8 entnehmen kann. Im Behälter 7 sammelt sich eine Flüssigkeitsprobe 8. Ist eine genügende Menge Flüssigkeit als Flüssigkeitsprobe 8 gesammelt worden, so schließt das erste Ventil 11 wieder und ein weiteres Einleiten von Flüssigkeit 42 in den Behälter 7 wird unterbunden. Der Behälter 7 kann nun von der Vorrichtung 6 getrennt, verschlossen und zur Auswertung an ein externes Labor versandt werden.
In der 2 sind für das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 41 dort gleiche Bezugszeichen verwendet, wo gleiche Elemente vorhanden sind. Es wird daher nur auf die neu hinzugekommenen Komponenten eingegangen. Die Zuleitung 10 weist ein Sicherheitsventil 13 auf, mit dem das Entnehmen von Flüssigkeit 42 aus der elektrischen Anlage 3 automatisch beendet wird, wenn eine vorher festgelegte Menge von Flüssigkeit 42 entnommen wurde. Den Sicherheitsventil 13 nachgeschaltet ist eine erste Verbindungsleitung 16, die zu einem zweiten Ventil 14 führt. An das zweite Ventil 14 ist eine Abfallleitung 18 angeschlossen, die eine fluidleitende Verbindung zwischen der elektrischen Anlage 3 und einer dritten Anschlussvorrichtung 15 herstellt, wenn das Sicherheitsventil 13 und das zweite Ventil 14 entsprechend geöffnet sind. An die dritte Anschlusseinrichtung 15 ist ein Abfallbehälter 19 angeschlossen, in dem Flüssigkeit 20 gesammelt wird. Weiterhin ist an das zweite Ventil 14 eine zweite Verbindungsleitung 17 angeschlossen, die zum Ventil 11 führt.
Die Vorrichtung 41 weist eine Messeinrichtung 5 auf, die über eine Kommunikationsleitung 55 mit einer Rechnereinrichtung 23 verbunden ist. Die Rechnereinrichtung 23 wertet die Messungen der Messeinrichtung 5 aus und steuert über eine erste Kommunikationsverbindung 12 das erste Ventil, über eine zweite Kommunikationsverbindung 21 das zweite Ventil und über eine dritte Kommunikationsverbindung 22 das Sicherheitsventil 13 an. Über eine vierte Kommunikationsverbindung ist die Rechnereinrichtung 23 mit einer Anzeigeeinrichtung 34 verbunden, die beispielsweise auf einer Oberfläche der Vorrichtung 41 angebracht ist und Messwerte sowie Alarme darstellen kann. Ferner ist die Rechnereinrichtung 23 über eine fünfte Kommunikationsverbindung 24 mit einer Kommunikationseinrichtung 25 verbunden, die über Funkverbindungen, wie z. B. W-LAN, mit einem Smartphone 33 und/oder einem Router 30 in Verbindung treten kann. Möglich ist auch eine Verbindung über LAN oder jegliche Art von kabelgestützter Verbindung (nicht dargestellt).
Der Router 30 ist über das Internet 31 mit einer externen Auswerte- und Anzeigeeinrichtung 32 verbunden, die z. B. als ein Personal-Computer oder eine Applikation in einer Cloud ausgebildet sein kann. Die zweite Anschlusseinrichtung 6 weist eine Einfülleinrichtung 46 in Form eines Einfüllrohres auf, das z.B. bis zum Grund des Behälters 8 reicht und einen Sturz der Flüssigkeit 42 von der zweiten Anschlusseinrichtung 6 zum Boden des Behälters 8 verhindert, weil solch ein Sturz ein Ausgasen und ein Verfälschen der nachfolgenden Auswertungen bewirken könnte. Weiterhin ist an der zweiten Anschlusseinrichtung ein Luftauslass 45 in Form eines Überdruckventils vorgesehen, über das beim Befüllen des Behälters 7 mit der Flüssigkeitsprobe 8 überschüssige Luft aus dem Behälter 7 entweichen kann.
In vergleichbarer Weise kann auch die dritte Anschlussvorrichtung 15 mit einer Einfülleinrichtung und/oder einem Luftauslass versehen sein (nicht dargestellt).
Im Folgenden soll nun kurz die Funktionsweise der Vorrichtung 41 näher erläutert werden. Nach Verbinden der ersten Anschlusseinrichtung 2 mit der Probenentnahmevorrichtung 4 der elektrischen Anlage 3 sind die Ventile 13 und 14 sowie 11 derart geschaltet, dass Flüssigkeit 42 durch die Verbindungsleitungen 10, 16, 17 direkt in die Messeinrichtung 5 geleitet wird. Wird eine Überschreitung des Schwellenwertes in der Messeinrichtung 5 festgestellt, so wird dies an die Rechnereinrichtung 23 übermittelt. Alternativ ist es auch möglich, lediglich Messwerte an die Rechnereinrichtung 23 zu übermitteln, so dass die Rechnereinrichtung 23 einen Vergleich mit dem Schwellenwert vornimmt und somit auswertet, ob ein Fehler in der elektrischen Anlage 3 vorliegt. Wird ein solcher Fehler festgestellt, so kann die Recheneinrichtung 23 das zweite Ventil 14 so schalten, dass die Zuleitung 17 verschlossen und stattdessen die Abfallleitung 18 geöffnet wird. Auf diese Weise entsteht eine fluidleitende Verbindung zwischen der elektrischen Anlage 3 und dem Abfallbehälter 19. Es kann somit eine gewisse Flüssigkeitsmenge 42 zum Durchspülen der Vorrichtung 41 verwendet werden, so dass Rückstände, insbesondere im Bereich der Probenentnahmevorrichtung 4 und der ersten Anschlusseinrichtung 2, entfernt werden können. Außerdem kann auf diese Weise Flüssigkeit 42 aus frei in der elektrischen Anlage fließende Flüssigkeit 42 entnommen werden, weil zuvor abgesetzte Flüssigkeit 42 im Bereich der Probenentnahmevorrichtung 4 ausgespült wird. Grenzschichtenphänomene, die die Messqualität beeinträchtigen könnten, werden vermieden. Ist eine ausreichende Menge an Flüssigkeit zur Durchspülung verwendet worden, kann die Rechnereinrichtung 23 nun das zweite Ventil 14 wieder in den Ausgangszustand zurückschalten: Die Zuleitung 17 wird geöffnet und die Abfallleitung 18 geschlossen. Gleichzeitig kann die Recheneinrichtung 23 das Ventil 11 ansteuern, so dass die fluidleitende Verbindung zwischen dem Ventil 11 und der Messeinrichtung 5 unterbrochen wird und gleichzeitig eine fluidleitende Verbindung über die Probenleitung 9 zur zweiten Anschlusseinrichtung 6 und dem Behälter 7 hergestellt wird. Es wird nun eine Flüssigkeitsprobe 8 im Behälter 7 gesammelt. Die Rechnereinrichtung 23 ist außerdem in der Lage, über die Anzeigeeinrichtung 34 Messwerte, Aktionen und Ventilzustände sichtbar darzustellen.
Über die Kommunikationseinrichtung 25 kann die Rechnereinrichtung 23 die genannten Informationen auch an ein Smartphone 33 eines Technikers und/oder Benutzers übermitteln und/oder diese Daten über das Internet 31 einer entfernten Auswerteeinrichtung 32 zugänglich machen. Möglich ist es außerdem, die externen Geräte 33 und 32 nicht nur mit Informationen zu versorgen, sondern im Rückweg auch Schaltanweisungen für die Ventile 13, 14, 11 bzw. Signale zur Probenentnahme an die Vorrichtung 41 zurück zu übermitteln.
Alternativ zu der in 2 dargestellten Anordnung von Abfallbehälter 19 und Behälter 7 ist es auch möglich, dass die lotrecht übereinander angeordneten Bauelemente zweites Ventil 14, Abfallleitung 18, dritte Anschlusseinrichtung 15 und Abfallbehälter 19 jeweils mit den ebenfalls lotrecht angeordneten Elementen Ventil 11, Probenleitung 9, erste Anschlusseinrichtung 6 und Abfallbehälter 7 die Plätze tauschen. In dieser Konfiguration, die ansonsten genauso funktioniert wie oben erläuterte, ist der „Bypass“ zum Abfallbehälter 19 zwischen dem Bypass für die Probenentnahme und der Messeinrichtung 5 angesiedelt. Dies hat den Vorteil, dass beim Spülen des Gerätes auch das erste Ventil 11 und die Leitung 17 durchgespült werden können.
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 Nicht-Patentliteratur

http://en.wikipedia.org/wiki/Dissolved_gas_analysis [0003]
„Siemens GAS-Guard 1“ aus dem Januar 2013, Referenznummer 810-1864-02 Rev A [0004]

Claims

Vorrichtung (1, 41) für das Überwachen einer mit einer Flüssigkeit (42) isolierten und/oder gekühlten elektrischen Anlage (3), aufweisend: – eine erste Anschlusseinrichtung (2), die dazu geeignet ist, die Vorrichtung (1, 41) zum Entnehmen der Flüssigkeit (42) mit einer Probenentnahmevorrichtung (4) der elektrischen Anlage (3) zu verbinden, und – eine Messeinrichtung (5) für das Untersuchen der Flüssigkeit (42) in Bezug auf ein in der Flüssigkeit (42) gelöstes Gas, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1, 41) eine zweite Anschlusseinrichtung (6) aufweist, mit der ein Behälter (7) zum Einleiten einer Flüssigkeitsprobe (8) verbindbar ist.
Vorrichtung (1, 41) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Messeinrichtung (5) geeignet ist, einen Messwert in Bezug auf ein in der Flüssigkeit (42) gelöstes Gas zu erfassen, und – die Vorrichtung (1, 41) geeignet ist, den Messwert mit einem vorher festgelegten Schwellenwert zu vergleichen.
Vorrichtung (1, 41) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlusseinrichtung (6) ein erstes Ventil (11) aufweist, das geeignet ist, im Falle des Überschreitens des Schwellenwertes angesteuert zu werden, um die Flüssigkeitsprobe (8) abzugeben.
Vorrichtung (1, 41) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (11) manuell ansteuerbar ist.
Vorrichtung (1, 41) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (11) bei Überschreiten des Schwellenwertes automatisch ansteuerbar ist.
Vorrichtung (1, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlusseinrichtung (6) geeignet ist, im Betrieb der Vorrichtung (1, 41) die Menge der in den Behälter (7) eingeleiteten Flüssigkeitsprobe (8) zu erfassen.
Vorrichtung (1, 41) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlusseinrichtung (6) geeignet ist, im Betrieb der Vorrichtung (1, 41) keine weitere Flüssigkeit (42) einzuleiten, wenn der Behälter (7) bereits voll ist und/oder eine vorher festgelegte Menge an Flüssigkeitsprobe (8) eingeleitet wurde.
Vorrichtung (1, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlusseinrichtung (6) geeignet ist, beim Entfernen des Behälters (7) den Behälter (7) gasdicht zu verschließen.
Vorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlusseinrichtung (6) geeignet ist, den Behälter (7) von unten her mit der Flüssigkeitsprobe (8) zu befüllen.
Vorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Anschlussvorrichtung (15) vorgesehen ist, mit der ein Abfallbehälter (19) verbindbar ist, in den Flüssigkeit (42) einleitbar ist, so dass für die Messeinrichtung (5) und/oder die Flüssigkeitsprobe (8) ausschließlich frisch aus der elektrischen Anlage (3) entnommene Flüssigkeit (42) verwendet wird.
Vorrichtung (41) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Anschlussvorrichtung (15) ein zweites Ventil (14) aufweist.
Vorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherheitsventil (13) vorgesehen ist, mit dem das Entnehmen von Flüssigkeit (42) aus der elektrischen Anlage (3) automatisch beendbar ist, wenn eine vorher festgelegte Menge an Flüssigkeit (42) entnommen wurde.
System (1, 7, 41) für das Überwachen einer mit einer Flüssigkeit (42) isolierten und/oder gekühlten elektrischen Anlage (3), aufweisend: – einen Behälter (7) und – eine Vorrichtung (1, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
System (7, 41) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das System (7, 41) einen Abfallbehälter (19) aufweist.
Verfahren für das Überwachen einer mit einer Flüssigkeit (42) isolierten und/oder gekühlten elektrischen Anlage (3), bei dem: – mit der elektrischen Anlage (3) ein System (1, 7, 41) nach einem Ansprüche 16 bis 19 verbunden wird; – Flüssigkeit (42) aus der elektrischen Anlage (3) der Vorrichtung (1, 41) des Systems (1, 7, 41) zugeführt wird; – mittels der Vorrichtung (1, 41) die Flüssigkeit (42) in Bezug auf ein in der Flüssigkeit (42) gelöstes Gas untersucht wird; – mittels der Vorrichtung (1, 41) eine Flüssigkeitsprobe (8) aus der elektrischen Anlage (3) in den Behälter (7) eingeleitet wird; – der Behälter (7) zur Untersuchung der Flüssigkeitsprobe (8) von der Vorrichtung (1, 41) getrennt und verschlossen wird.