DE102015216968A1

DE102015216968A1 - Gasisolierte elektrische Einrichtung

Info

Publication number: DE102015216968A1
Application number: DE102015216968.5A
Authority: DE
Inventors: Henrik Nordenborg; Stefan Schedl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf eine gasisolierte elektrische Einrichtung mit zumindest einer Isoliergas enthaltenden Kammer (11–16), einem den Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der Kammer (11–16) überwachenden Sensor (20) und einer mit dem zumindest einen Sensor (20) in Verbindung stehenden Überwachungseinrichtung (30). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der zumindest eine Sensor (20) und die Überwachungseinrichtung (30) über mindestens einen optischen Lichtwellenleiter (51) verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gasisolierte elektrische Einrichtung mit zumindest einer Isoliergas enthaltenden, insbesondere mit Isoliergas gefüllten, Kammer, einem den Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der Kammer überwachenden Sensor und einer mit dem zumindest einen Sensor in Verbindung stehenden Überwachungseinrichtung.
Derartige gasisolierte elektrische Einrichtungen sind beispielsweise in Form von gasisolierten Leitungen bekannt (siehe zum Beispiel die deutsche Patentschrift DE 197 27 855 C1 ). Bei längeren Leitungen werden diese üblicherweise in einzelne Isoliergasräume bzw. in mit Isoliergas gefüllte Kammern unterteilt.
Während des elektrischen Betriebs werden die Kammern üblicherweise jeweils kammerindividuell auf einen ausreichenden Gasdruck bzw. eine ausreichende Gasdichte hin überwacht, um eine Undichtigkeit der Kammern erkennen und das Auftreten eines elektrischen Kurzschlusses verhindern zu können. Bei gasisolierten Leitungen, die Längen von bis zu mehreren Kilometern aufweisen können und bei denen die Anzahl der zu überwachenden Kammern demgemäß sehr hoch sein kann, ist der Überwachungsaufwand erheblich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gasisolierte elektrische Einrichtung anzugeben, die bezüglich der Überwachung der Isoliergasräume bzw. der mit Isoliergas gefüllten Kammern einfacher und kostengünstiger als bisherige Einrichtungen herstellbar ist, aber dennoch ein sehr hohes Maß an Betriebssicherheit erreicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine gasisolierte elektrische Einrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der zumindest eine Sensor und die Überwachungseinrichtung über mindestens einen optischen Lichtwellenleiter verbunden sind.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist darin zu sehen, dass zur Informationsübertragung zwischen den Sensoren und der Überwachungseinrichtung optische Lichtwellenleiter eingesetzt werden. Optische Lichtwellenleiter sind kostengünstiger als die bei bisherigen gasisolierten elektrischen Einrichtungen eingesetzten Kupferkabel, so dass die Verbindung zwischen den Sensoren und der Überwachungseinrichtung bei der erfindungsgemäßen Einrichtung sehr kostengünstig realisierbar ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist darin zu sehen, dass optische Lichtwellenleiter sehr verlustfrei arbeiten und eine Datenübertragung auch über sehr lange Distanzen ermöglichen.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Überwachungseinrichtung einen optischen Sender aufweist, der mittelbar oder unmittelbar mit dem optischen Lichtwellenleiter verbunden ist und optische Strahlung in den optischen Lichtwellenleiter einspeist, und der Sensor einen stromversorgungsfrei und nur druckabhängig arbeitenden optischen Schalter aufweist, der mittelbar oder unmittelbar an den optischen Lichtwellenleiter angeschlossen ist und dessen optischer Schaltzustand von dem Gasdruck des Gases abhängt. Bei dieser Ausgestaltung kann auf eine Stromversorgung der zur Überwachung der Kammern vorgesehenen Sensoren verzichtet werden, wodurch die Herstellungskosten noch weiter gesenkt und die Betriebskosten noch weiter reduziert werden.
Mit Blick auf eine einfache Auswertung der Sensorsignale seitens der Überwachungseinrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der optische Schalter einen ersten Schaltzustand einnimmt, wenn der Gasdruck einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet und einen zweiten Schaltzustand, wenn der Gasdruck den vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Bei dem optischen Schalter handelt es sich vorzugsweise um einen Reflexionsschalter oder einen Transmissionsschalter.
Im Falle eines Reflexionsschalters wird es als vorteilhaft angesehen, wenn dieser in dem ersten Schaltzustand die über den optischen Lichtwellenleiter eintreffende optische Strahlung in denselben Lichtwellenleiter reflektiert und in dem zweiten Schaltzustand weniger Strahlung als im ersten Schaltzustand, insbesondere keine optische Strahlung, in den Lichtwellenleiter reflektiert.
Im Falle eines Transmissionsschalters wird es als vorteilhaft angesehen, wenn dieser in dem ersten Schaltzustand eine Einkopplung der über den optischen Lichtwellenleiter eintreffenden optischen Strahlung in einen zweiten Lichtwellenleiter erlaubt und in einem zweiten Schaltzustand keine oder eine nur geringere Einkopplung als im ersten Schaltzustand zulässt, und die in den zweiten optischen Lichtwellenleiter eingekoppelte Strahlung über diesen oder zumindest auch über diesen zur Überwachungseinrichtung zurück übertragen wird.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren oder zumindest einige der Sensoren eine Überwachung auf das Erreichen, Überschreiten und/oder Unterschreiten mehrerer vorgegebener Schwellenwerte durchführen können, beispielsweise um Vorwarnsignale erzeugen zu können. Demgemäß ist bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Einrichtung vorgesehen, dass zumindest einer der Sensoren geeignet ist, den Gasdruck in der mit dem Isoliergas gefüllten Kammer auf das Unterschreiten zweier oder mehr unterschiedlicher Schwellenwerte zu überwachen. Vorzugsweise weist der Sensor für die Überwachung jedes der Schwellenwerte jeweils einen individuellen passiven druckabhängig arbeitenden, optischen Schalter auf, der über mindesten einen individuellen optischen Lichtwellenleiter mit der Überwachungseinrichtung in Verbindung steht.
Im Falle sehr lang erstreckter gasisolierter elektrischer Einrichtungen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Einrichtung eine Vielzahl (mindestens zwei) an mit Isoliergas gefüllten Kammern aufweist. Jede der Kammern ist bevorzugt jeweils mit einem den Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der jeweiligen Kammer überwachenden Sensor ausgestattet. Die Sensoren der Kammern stehen vorzugsweise jeweils über einen oder mehrere Lichtwellenleiter mit der Überwachungseinrichtung in Verbindung.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Einrichtung um eine gasisolierte elektrische Hochspannungsleitung.
Bezüglich der optischen Verbindung zwischen den Sensoren und der Überwachungseinrichtung wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Einrichtung ein eine Vielzahl an optischen Lichtwellenleitern aufweisendes Kabel aufweist, das mit jeder der Kammern in Verbindung steht. Das Kabel weist bevorzugt für jede Kammer eine Spleißverbindungseinrichtung auf.
Bezüglich der Spleißverbindungseinrichtungen ist es vorteilhaft, wenn jede der Spleißverbindungseinrichtungen jeweils mindestens eine Spleißverbindung zwischen einem der Lichtwellenleiter des Kabels und einem optischen Verbindungslichtwellenleiter herstellt, der das Kabel mit einem der Sensoren der jeweiligen Kammer verbindet.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Gasdrucküberwachungssystem für eine technische Einrichtung, insbesondere eine gasisolierte elektrische Einrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist.
Bezüglich eines solchen Gasdrucküberwachungssystems wird es als vorteilhaft angesehen, wenn dieses einen den Gasdruck und/oder die Gasdichte eines Gases in einer Kammer überwachenden Sensor und eine mit dem zumindest einen Sensor in Verbindung stehende Überwachungseinrichtung aufweist, wobei der zumindest eine Sensor und die Überwachungseinrichtung über mindestens einen optischen Lichtwellenleiter verbunden sind.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Gasdrucküberwachungssystems sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen gasisolierten elektrischen Einrichtung verwiesen.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben einer gasisolierten elektrischen Einrichtung, die zumindest eine Isoliergas enthaltende, insbesondere mit Isoliergas gefüllte, Kammer, einen den Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der Kammer überwachenden Sensor und eine mit dem zumindest einen Sensor in Verbindung stehende Überwachungseinrichtung aufweist.
Erfindungsgemäß ist bezüglich eines solchen Verfahrens vorgesehen, dass mit dem Sensor der Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der Kammer überwacht wird und ein von dem Überwachungsergebnis abhängiges optisches Signal über mindestens einen optischen Lichtwellenleiter zur Überwachungseinrichtung übertragen wird.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen gasisolierten elektrischen Einrichtung verwiesen.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn mit einem optischen Sender der Überwachungseinrichtung optische Strahlung mittelbar oder unmittelbar in den optischen Lichtwellenleiter eingespeist wird, der Sensor passiv druckabhängig arbeitet und von dem Gasdruck in der Kammer in einen optischen Schaltzustand gebracht wird, der von dem Gasdruck des Gases abhängt, wobei der optische Schalter einen ersten Schaltzustand einnimmt, wenn der Gasdruck einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet und einen zweiten Schaltzustand, wenn der Gasdruck den vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Der optische Schalter kann ein Reflexionsschalter sein, der in dem ersten Schaltzustand über den optischen Lichtwellenleiter eintreffende optische Strahlung in denselben Lichtwellenleiter reflektiert und in dem zweiten Schaltzustand weniger Strahlung als im ersten Schaltzustand, insbesondere keine optische Strahlung, in denselben Lichtwellenleiter reflektiert.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der optische Schalter ein Transmissionsschalter ist, der in dem ersten Schaltzustand eine Einkopplung der über den optischen Lichtwellenleiter eintreffenden optischen Strahlung in einen zweiten Lichtwellenleiter erlaubt und in dem zweiten Schaltzustand keine oder weniger Einkopplung als im ersten Schaltzustand erlaubt, und die in den zweiten optischen Lichtwellenleiter eingekoppelte Strahlung über diesen oder zumindest auch über diesen zur Überwachungseinrichtung zurück übertragen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße gasisolierte elektrische Einrichtung, anhand derer ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird,
2 ein Ausführungsbeispiel für eine Spleißverbindungseinrichtung, die bei der gasisolierten elektrischen Einrichtung gemäß 1 eingesetzt werden kann,
3 ein Ausführungsbeispiel für einen Sensor, der bei der gasisolierten elektrischen Einrichtung gemäß 1 eingesetzt werden kann und einen stromversorgungsfrei arbeitenden, passiven optischen Transmissionsschalter aufweist,
4 ein Ausführungsbeispiel für einen Sensor, der bei der gasisolierten elektrischen Einrichtung gemäß 1 eingesetzt werden kann und einen stromversorgungsfrei arbeitenden, passiven optischen Reflexionsschalter aufweist,
5 ein Ausführungsbeispiel für ein Kabel, das bei der gasisolierten elektrischen Einrichtung gemäß 1 eingesetzt werden kann und aus einer Mehrzahl an Einzelkabelsegmenten zusammengesetzt ist, die jeweils eine an den Übertragungsbedarf des jeweiligen Kabelabschnitts angepasste Anzahl an Lichtwellenleitern aufweist.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine gasisolierte elektrische Einrichtung, bei der es sich um eine dreiphasige gasisolierte Hochspannungsleitung 10 handelt. Die elektrischen Phasen der dreiphasigen Hochspannungsleitung 10 sind in der 1 mit den Bezugszeichen L1, L2 und L3 gekennzeichnet.
Zur elektrischen Isolation der Hochspannungsleitung 10 ist diese mit einer Vielzahl an mit Isoliergas gefüllten Kammern ausgestattet, von denen in der 1 pro Phase L1, L2 bzw. L3 jeweils sechs Kammern dargestellt und dort mit den Bezugszeichen 11, 12, 13, 14, 15 und 16 gekennzeichnet sind. Selbstverständlich kann die Hochspannungsleitung 10 pro Phase mehr oder weniger mit Isoliergas gefüllte Kammern aufweisen, als in der 1 dargestellt ist.
Da die elektrische Isolierfähigkeit der Hochspannungsleitung 10 davon abhängt, dass die Kammern 11 bis 16 der drei Phasen L1, L2 und L3 jeweils in ausreichendem Maße mit Isoliergas gefüllt sind, sind die Kammern bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 jeweils mit einem Sensor 20 versehen, der den Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der jeweiligen Kammer überwacht.
Die Sensoren 20 der mit Isoliergas gefüllten Kammern stehen jeweils mit einer Überwachungseinrichtung 30 in Verbindung, die die Messergebnisse der Sensoren sensorindividuell auswertet und ein Warnsignal ST erzeugt, wenn zumindest einer der Sensoren 20 einen unzureichenden Gasdruck oder eine unzureichende Gasdichte des Gases in der jeweiligen Kammer meldet.
Die Sensoren 20 stehen – je nach Ausführungsform des jeweiligen Sensors – jeweils über ein oder zwei optische Verbindungslichtwellenleiter 40 mit einem optischen Kabel 50 in Verbindung, das die Sensoren 20 mit der Überwachungseinrichtung 30 optisch verbindet. Aus Gründen der Übersicht ist in der 1 pro Sensor 20 jeweils nur ein Verbindungslichtwellenleiter 40 dargestellt.
Zur Überwachung des Gasdrucks und/oder der Gasdichte des Gases in den Kammern 11 bis 16 speist die Überwachungseinrichtung 30 in das optische Kabel 50 optische Strahlung ein, die über die optischen Verbindungslichtwellenleiter 40 zu den jeweiligen Sensoren 20 gelangt.
Die Sensoren 20 sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie bei einem ausreichenden Gasdruck und/oder einer ausreichenden Gasdichte des Gases die empfangene optische Strahlung – von Dämpfung und optischen Verlusten abgesehen – ganz oder aber zumindest im Wesentlichen zur Überwachungseinrichtung 30 zurückleiten, indem sie die Strahlung beispielsweise reflektieren oder passieren lassen. Um das sensorindividuelle Versorgen der Sensoren 20 mit optischer Strahlung sowie das Zurückführen der optischen Strahlung von den Sensoren 20 zur Überwachungseinrichtung 30 sensorindividuell zu ermöglichen, ist das optische Kabel 50 mit einer Vielzahl an Lichtwellenleitern 51 versehen.
Anhand der Leistung bzw. der Amplitude der von den Sensoren 20 zur Überwachungseinrichtung 30 zurückkommenden Strahlung kann die Überwachungseinrichtung 30 somit feststellen, welche der Kammern 11 bis 16 der Hochspannungsleitung 10 einen ausreichenden Gasdruck und/oder eine ausreichende Gasdichte aufweisen.
Im Falle eines nicht ausreichenden Gasdrucks und/oder einer nicht ausreichenden Gasdichte werden die Sensoren 20 die von der Überwachungseinrichtung 30 kommende optische Strahlung nicht oder zumindest nur stark gedämpft zur Überwachungseinrichtung 30 zurückleiten, so dass ein unzureichender Gasdruck und/oder eine unzureichende Gasdichte des Gases in der jeweiligen Kammer 11 bis 16 anhand der Strahlungsleistung bzw. der Strahlungsamplitude seitens der Überwachungseinrichtung 30 festgestellt werden kann. Die Sensoren 20 erzeugen selbst keine eigene Strahlung und benötigen somit keine eigene Energieversorgung; mit anderen Worten handelt es sich vorzugsweise um stromversorgungsfrei arbeitende passive Sensoren.
Zum Anschluss der optischen Verbindungslichtwellenleiter 40 an das optische Kabel 50 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 Spleißverbindungseinrichtungen 60, 61 und 62 vorgesehen: Die Spleißverbindungseinrichtung 60 dient zum Anschluss der optischen Verbindungslichtwellenleiter 40 der Sensoren 20 der Kammern 11 und 12 mit jeweils individuell zugeordneten Lichtwellenleitern 51 des optischen Kabels 50. Die Spleißverbindungseinrichtungen 61 und 62 dienen zum Anschluss der optischen Verbindungslichtwellenleiter der Sensoren 20 der Kammern 13 und 14 bzw. 15 und 16.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Spleißverbindungseinrichtung, die als Spleißverbindungseinrichtung 61 bei der Hochspannungsleitung 10 gemäß 1 eingesetzt werden kann. Es lässt sich erkennen, dass die Spleißverbindungseinrichtung 61 das optische Kabel 50 bezüglich der in der 2 oberen Lichtwellenleitergruppe 50a unterbricht, wohingegen sie die in der 2 untere Lichtwellenleitergruppe 50b ununterbrochen passieren lässt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 besteht die obere Lichtwellenleitergruppe 50a aus sechs Lichtwellenleitern 51, die jeweils mit einem optischen Verbindungslichtwellenleiter 40 oder 41 in Verbindung stehen. Jeweils zwei optische Verbindungslichtwellenleiter 40 und 41 bilden ein Lichtwellenleiterpaar, das mit einem zugeordneten Sensor 20 verbunden ist.
Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Sensor 20, der bei der Hochspannungsleitung 10 gemäß 1 eingesetzt werden kann. Der Sensor 20 umfasst einen stromversorgungsfrei arbeitenden, passiven optischen Transmissionsschalter 100. Der Transmissionsschalter 100 weist eine Stange 110 auf, die mit einem Durchgangsloch 120 versehen ist. Das in der 3 untere Ende der Stange 110 steht mit einer Druckplatte 130 in Verbindung, die mit einem Faltenbalg 140 zusammenwirkt. Der Innenraum des Faltenbalgs 140, nachfolgend auch Referenzgasraum oder Referenzgaskammer 141 genannt, ist mit einem Referenzdruck P1 für die Anlage beaufschlagt; beispielsweise steht die Referenzgaskammer 141 gasstrommäßig mit der Umgebung der Hochspannungsleitung 10 in Verbindung und ist somit beispielsweise mit Umgebungsdruck bzw. Normaldruck beaufschlagt. Der Innenraum 21 des Sensorgehäuses 22 des Sensors 20 ist gasstrommäßig mit einer der Kammern 11 bis 16 (vgl. 1) der Hochspannungsleitung 10 verbunden, so dass im Innenraum 21 derselbe Gasdruck wie in der jeweiligen Kammer herrscht.
Die 3 zeigt beispielhaft einen ersten Schaltzustand, den der Transmissionsschalter 100 einnimmt, wenn der Gasdruck im Innenraum 21 und damit der Gasdruck in der jeweiligen Kammer 11 bis 16 (vgl. 1) für einen sicheren Betrieb der Hochspannungsleitung 10 ausreichend groß ist. In diesem Fall wird der Druck P2 die Druckplatte 130 nach oben in die in der 3 dargestellte Stellung bringen, wodurch das Durchgangsloch 120 in der Stange 110 zwischen den zwei an den Transmissionsschalter 100 angeschlossenen Verbindungslichtwellenleitern 40 und 41 positioniert wird.
Bei dem in der 3 dargestellten ersten Schaltzustand des Transmissionsschalters 100 wird die optische Strahlung, die von der Überwachungseinrichtung 30 beispielsweise über den linken Verbindungslichtwellenleiter 40 zum Transmissionsschalter 100 gelangt, durch das Durchgangsloch 120 in den in der 3 rechten Verbindungslichtwellenleiter 41 einkoppeln und über diesen und nachfolgend über das optische Kabel 50 (vgl. 1) zur Überwachungseinrichtung 30 zurück gelangen.
Die Überwachungseinrichtung 30 gemäß 1 wird somit feststellen, dass die von ihr in das optische Kabel 50 eingestrahlte optische Strahlung verlustfrei, zumindest verlustarm zur Überwachungseinrichtung 30 zurückgekehrt ist und daraus schließen, dass der Druck P2 im Innenraum 21 des Sensors 20 und damit der Druck in der jeweiligen Kammer der Hochspannungsleitung 10 ausreichend groß ist.
Fällt der Druck P2 im Innenraum 21 ab, so wird sich die Druckplatte 130 durch den höheren Druck P1 in der Referenzgaskammer 141 entlang der Pfeilrichtung X bei der Darstellung gemäß 3 nach unten bewegen, so dass das Durchgangsloch 120 aus dem Bereich zwischen den zwei Verbindungslichtwellenleitern 40 und 41 wegbewegt wird, wodurch die optische Verbindung zwischen den Verbindungslichtwellenleitern 40 und 41 unterbrochen wird. Durch diese Unterbrechung wird ein Zurückkehren der optischen Strahlung der Überwachungseinrichtung 30 (vgl. 1) verhindert, was die Überwachungseinrichtung 30 feststellen wird. Die Überwachungseinrichtung 30 wird daraus schließen, dass der Druck P2 im Innenraum 21 und damit der Druck in der von dem Sensor 20 überwachten Kammer nicht mehr ausreicht und ein Warnsignal ST zu erzeugen ist.
Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Sensor 20, der einen spannungsfrei arbeitenden, passiven optischen Reflexionsschalter 200 aufweist. Der Reflexionsschalter 200 umfasst eine Stange 210, die mit einem Spiegel 220 verbunden ist. An einem in der 4 unteren Ende der Stange 210 ist eine Druckplatte 230 angebracht, die mit einem Faltenbalg 240 zusammenwirkt. In der Referenzgaskammer 241 des Faltenbalgs 240 herrscht ein Referenzdruck P1 (z. B. Umgebungs- bzw. Normaldruck) für die Anlage, wohingegen im Innenraum 21 des Sensorgehäuses 22 des Sensors 20 derselbe Druck P2 wie in der von dem Sensor 20 überwachten Kammer (vgl. 1) herrscht.
Die 4 zeigt den Reflexionsschalter 200 in einem ersten Schaltzustand, den der Reflexionsschalter 200 einnimmt, wenn der Druck P2 im Innenraum 21 ausreichend groß ist. In einem solchen Fall wird der Spiegel 220 vor der Endfacette des Verbindungslichtwellenleiters 40 positioniert, so dass die über den Verbindungslichtwellenleiter 40 von der Überwachungseinrichtung 30 gemäß 1 eintreffende optische Strahlung in den Verbindungslichtwellenleiter 40 zurückreflektiert wird und über diesen und das optische Kabel 50 zur Überwachungseinrichtung 30 zurück gelangt.
Fällt der Druck P2 im Innenraum 21 ab, so wird sich die Stange 210 und damit der Spiegel 220 bei der Darstellung gemäß 4 durch den höheren Druck in der Referenzgaskammer 241 entlang der Pfeilrichtung X nach unten bewegen, so dass der Spiegel 220 von der Endfacette des Verbindungslichtwellenleiters 40 wegbewegt wird. In diesem Fall wird weniger oder gar keine optische Strahlung mehr in den Verbindungslichtwellenleiter 40 reflektiert, so dass die Überwachungseinrichtung 30 an dem Abfall der Empfangsleistung feststellen wird, dass der Druck P2 im Innenraum 21 und damit der Druck in der jeweiligen Kammer nicht mehr ausreichend groß ist und ein Warnsignal ST zu erzeugen ist.
Bei dem Reflexionsschalter 200 gemäß 4 ist aufgrund des Reflexionsbetriebs lediglich der Anschluss eines einzigen Verbindungslichtwellenleiters 40 erforderlich, im Unterschied zu dem Transmissionsschalter 100 gemäß 3, bei dem für einen Transmissionsbetrieb zwei Verbindungslichtwellenleiter 40 und 41 erforderlich sind. Im Übrigen arbeiten der Transmissionsschalter 100 gemäß 3 und der Reflexionsschalter 200 gemäß 4 vergleichbar.
Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optisches Kabel 50, das bei der Hochspannungsleitung 10 gemäß 1 eingesetzt werden kann. Das optische Kabel 50 weist Kabelsegmente 50' und 50'' auf, die mit unterschiedlichen Anzahlen an Lichtwellenleitern 51 ausgestattet sind. Die Anzahl der Lichtwellenleiter 51 pro Kabelsegment ist jeweils derart gewählt, dass jeweils nur so viele Lichtwellenleiter 51 vorhanden sind, wie zum Anschluss der jeweiligen Sensoren im jeweiligen Abschnitt der Hochspannungsleitung 10 gemäß 1 erforderlich sind. Die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 auf der linken Blattseite dargestellte, ungenutzte Lichtwellenleitergruppe 50a fehlt daher bei dem Kabelsegment 50'' des Kabels 50 gemäß 5.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Hochspannungsleitung
11: Kammer
12: Kammer
13: Kammer
14: Kammer
15: Kammer
16: Kammer
20: Sensor
21: Innenraum
22: Sensorgehäuse
30: Überwachungseinrichtung
31: Verbindungslichtwellenleiter
40: Verbindungslichtwellenleiter
41: Verbindungslichtwellenleiter
50: Kabel
50': Kabelsegment
50'': Kabelsegment
50a: obere Lichtwellenleitergruppe
50b: untere Lichtwellenleitergruppe
51: Lichtwellenleiter
60: Spleißverbindungseinrichtung
61: Spleißverbindungseinrichtung
62: Spleißverbindungseinrichtung
100: Transmissionsschalter
110: Stange
120: Durchgangsloch
130: Druckplatte
140: Faltenbalg
141: Referenzgaskammer (mit bekanntem Gasdruck bzw. bekannter Gasdichte)
200: Reflexionsschalter
210: Stange
220: Spiegel
230: Druckplatte
240: Faltenbalg
241: Referenzgaskammer (mit bekanntem Gasdruck bzw. bekannter Gasdichte)
L1: Phase
L2: Phase
L3: Phase
P1: Referenzdruck
P2: Druck
ST: Warnsignal
X: Pfeilrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19727855 C1 [0002]

Claims

Gasisolierte elektrische Einrichtung mit zumindest einer Isoliergas enthaltenden Kammer (11–16), einem den Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der Kammer (11–16) überwachenden Sensor (20) und einer mit dem zumindest einen Sensor (20) in Verbindung stehenden Überwachungseinrichtung (30), dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (20) und die Überwachungseinrichtung (30) über mindestens einen optischen Lichtwellenleiter (51) verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Überwachungseinrichtung (30) einen optischen Sender aufweist, der mittelbar oder unmittelbar mit dem optischen Lichtwellenleiter (51) verbunden ist und optische Strahlung in den optischen Lichtwellenleiter (51) einspeist, und – der Sensor (20) einen stromversorgungsfrei druckabhängig arbeitenden optischen Schalter aufweist, der mittelbar oder unmittelbar an den optischen Lichtwellenleiter (51) angeschlossen ist und dessen optischer Schaltzustand von dem Gasdruck bzw. der Dichte des Gases abhängt.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Schalter einen ersten Schaltzustand einnimmt, wenn der Gasdruck einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet und einen zweiten Schaltzustand, wenn der Gasdruck den vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Schalter ein Reflexionsschalter (200) ist, der in einem ersten Schaltzustand über den optischen Lichtwellenleiter (51) eintreffende optische Strahlung in denselben Lichtwellenleiter (51) reflektiert und in einem zweiten Schaltzustand weniger Strahlung als im ersten Schaltzustand, insbesondere keine optische Strahlung, in denselben Lichtwellenleiter (51) reflektiert.
Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – der optische Schalter ein Transmissionsschalter (100) ist, der in einem ersten Schaltzustand eine Einkopplung der über den optischen Lichtwellenleiter (51) eintreffenden optischen Strahlung in einen zweiten Lichtwellenleiter (51) erlaubt und in einem zweiten Schaltzustand keine oder weniger Einkopplung als im ersten Schaltzustand erlaubt, und – die in den zweiten optischen Lichtwellenleiter (51) eingekoppelte Strahlung über diesen oder zumindest auch über diesen zur Überwachungseinrichtung (30) zurück übertragen wird.
Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der zumindest eine Sensor (20) geeignet ist, den Gasdruck in der mit dem Isoliergas gefüllten Kammer (11–16) auf das Unterschreiten zweier oder mehr unterschiedlicher Schwellenwerte zu überwachen und – der Sensor (20) für die Überwachung jedes der Schwellenwerte jeweils einen individuellen druckabhängig arbeitenden, optischen Schalter aufweist, der über mindestens einen individuellen optischen Lichtwellenleiter (51) mit die Überwachungseinrichtung (30) in Verbindung steht.
Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Einrichtung eine Vielzahl, mindestens zwei, mit Isoliergas gefüllte Kammern (11–16) aufweist, – jede der Kammern (11–16) jeweils mit einem den Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der jeweiligen Kammer (11–16) überwachenden Sensor (20) ausgestattet ist und – die Sensoren (20) der Kammern (11–16) jeweils über einen oder mehrere Lichtwellenleiter (51) mit der Überwachungseinrichtung (30) in Verbindung stehen.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine gasisolierte elektrische Hochspannungsleitung (10) bildet.
Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass – die Einrichtung ein eine Vielzahl an optischen Lichtwellenleitern (51) aufweisendes Kabel aufweist, das mit jeder der Kammern (11–16) in Verbindung steht, und – das Kabel für jede Kammer (11–16) eine Spleißverbindungseinrichtung (60, 61, 62) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Spleißverbindungseinrichtungen jeweils mindestens eine Spleißverbindung zwischen einem der Lichtwellenleiter (51) des Kabels und einem optischen Verbindungslichtwellenleiter (40, 41) herstellt, der das Kabel mit einem der Sensoren (20) der jeweiligen Kammer (11–16) verbindet.
Gasdrucküberwachungssystem für eine Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gasdrucküberwachungssystem einen den Gasdruck und/oder die Gasdichte eines Gases in einer Kammer (11–16) überwachenden Sensor (20) und eine mit dem zumindest einen Sensor (20) in Verbindung stehende Überwachungseinrichtung (30) aufweist, – wobei der zumindest eine Sensor (20) und die Überwachungseinrichtung (30) über mindestens einen optischen Lichtwellenleiter (51) verbunden sind.
Verfahren zum Betreiben einer gasisolierten elektrischen Einrichtung (10), die zumindest eine Isoliergas enthaltende Kammer (11–16), einen den Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der Kammer (11–16) überwachenden Sensor (20) und eine mit dem zumindest einen Sensor (20) in Verbindung stehende Überwachungseinrichtung (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – mit dem Sensor (20) der Gasdruck und/oder die Gasdichte des Gases in der Kammer (11–16) überwacht wird und – ein von dem Überwachungsergebnis abhängiges optisches Signal über mindestens einen optischen Lichtwellenleiter (51) zur Überwachungseinrichtung (30) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass – mit einem optischen Sender der Überwachungseinrichtung (30) optische Strahlung mittelbar oder unmittelbar in den optischen Lichtwellenleiter (51) eingespeist wird, – der Sensor (20) stromversorgungsfrei, passiv druckabhängig arbeitet und von dem Gasdruck in der Kammer (11–16) in einen optischen Schaltzustand gebracht wird, der von dem Gasdruck des Gases abhängt, – wobei der optische Schalter einen ersten Schaltzustand einnimmt, wenn der Gasdruck einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet und einen zweiten Schaltzustand, wenn der Gasdruck den vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Schalter ein Reflexionsschalter (200) ist, der in einem ersten Schaltzustand über den optischen Lichtwellenleiter (51) eintreffende optische Strahlung in denselben Lichtwellenleiter (51) reflektiert und in einem zweiten Schaltzustand weniger Strahlung als im ersten Schaltzustand, insbesondere keine optische Strahlung, in denselben Lichtwellenleiter (51) reflektiert.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass – der optische Schalter ein Transmissionsschalter (100) ist, der in einem ersten Schaltzustand eine Einkopplung der über den optischen Lichtwellenleiter (51) eintreffenden optischen Strahlung in einen zweiten Lichtwellenleiter (51) erlaubt und in einem zweiten Schaltzustand keine oder weniger Einkopplung als im ersten Schaltzustand erlaubt, und – die in den zweiten optischen Lichtwellenleiter (51) eingekoppelte Strahlung über diesen oder zumindest auch über diesen zur Überwachungseinrichtung (30) zurück übertragen wird.