DE10242443B4

DE10242443B4 - Überwachungsanordnung für Hochspannungsschaltanlagen

Info

Publication number: DE10242443B4
Application number: DE10242443A
Authority: DE
Inventors: Norbert Derenda
Original assignee: COMDE GmbH
Current assignee: COMDE GmbH
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: AU2003260496A1; WO2004027804A2; WO2004027804A3; DE10242443A1; AU2003260496A8

Abstract

Überwachungsanordnung für die Dichteüberwachung in einem mit einem Lösch- oder Isoliergas gefüllten Gasraum einer Hochspannungsschaltanlage, welche bei bestimmten Grenzwerten der Dichte des Gases im Gasraum Überwachungssignale liefert, welche zur Überwachung der Hochspannungsschaltanlage dienen, enthaltend
(a) eine Messkammer (22), welche mit dem zu überwachenden Gasraum verbindbar ist,
(b) eine mit einem Referenzgas gefüllte Referenzkammer (24),
(c) Detektionsmittel (34, 42), welche auf eine Änderung des Differenzdruckes zwischen dem Druck in der Messkammer (22) und dem Druck in der Referenzkammer (24) ansprechen,
(d) Mittel (42) zum Festlegen von einem oder mehreren Grenzwerten des Differenzdrucks,
(e) Signalgebermittel (58), durch welche ein Signal auslösbar ist, wenn der Differenzdruck einen Grenzwert über- oder unterschreitet,
(f) einen Differenzdrucksensor (34), welcher von dem Druck in der Messkammer (22) und von dem Druck in der Referenzkammer (24) beaufschlagt wird und in Abhängigkeit von dem besagten Differenzdruck ein analoges Ausgangssignal (44) liefert,...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Überwachungsanordnung für die Dichteüberwachung in einem mit einem Lösch- oder Isoliergas gefüllten Gasraum einer Hochspannungsschaltanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Hochspannungsschaltanlagen besteht die Notwendigkeit, bei auftretendem Gasverlust im Lösch- bzw. Isoliersystem der Hochspannungsschaltanlage ein Sperrsignal auszulösen, wenn die Dichte des Gases für eine sichere Ausschaltung nicht mehr ausreicht. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bereits vorher ein Warnsignal abgegeben wird, das dem Bedienungspersonal eine Kontrolle der Hochspannungsschaltanlage ermöglicht.
Zu diesem Zweck wird die Dichte und damit die dielektrische Festigkeit des Isolationsgases in druckgasisolierten Hochspannungsschaltanlagen durch Dichtewächter überwacht, um rechtzeitige Gegenmaßnahmen gegen ein Versagen der Isolation zu ermöglichen. Dabei sind die Hochspannungsschaltanlagen im allgemeinen mit Schwefelhexafluorid-Gas (SF₆) gefüllt. Wenn ein Leck auftritt, kann dies durch einen Lecktransmitter festgestellt werden, welcher bei bestimmten Grenzwerten bzw. Ansprechwerten Signale liefert, welche zur Überwachung der Anlage dienen.
Die Hochspannungsschaltanlage kann beispielsweise eine Blaskolbenschaltanlage sein.

Durch die DE-AS 12 01 455 ist ein Dichtewächter zur Überwachung der Gasdichte in einem mit Schwefelhexafluorid als Löschmittel gefüllten Gasraum einer Hochspannungsanlage bekannt. In Abhängigkeit von dem Druck in einem Kessel steuert der Dichtewächter den Gaszufuhr bzw. Gasablass. Der Dichtewächter tritt in Tätigkeit, sobald Gas durch undichte Stellen aus dem Gassystem abströmt oder von außen in das System eindringt. Dabei weist der Dichtewächter eine mit dem Druck-Temperatur-Verlauf für konstante Gasmenge übereinstimmende Charakteristik auf, so dass die Temperaturabhängigkeit des Gasdruckes beseitigt werden kann. Der Dichtewächter weist einen an einem Deckel befestigten Faltenbalg auf, welcher an seinem freien Ende durch einen Teller abgeschlossen ist. In dem durch den Deckel, den Faltenbalg und den Teller gebildeten, dicht abgeschlossenen Raum befindet sich Gas mit einem bestimmten Druck-Temperatur-Charakteristik. Mit dem Kessel als Messkammer bildet dieser Raum die entsprechende Referenzkammer des Dichtewächters. In dem dicht abgeschlossenen Raum (Referenzkammer) befindet sich eine Druckfeder zum Ausgleich des Druckunterschieds. Mit dem Teller des Faltenbalgs ist eine längsbewegliche, mit einem Betätigungselement versehene Schaltstange verbunden, durch welche elektrische Kontakte betätigt werden, wenn der Gasdruck im Kessel einen oberen Grenzwert überschreitet oder einen unteren Grenzwert unterschreitet. Dabei sind die den Grenzwerten entsprechenden Ansprechwerte der Kontaktanordnung durch die relative räumliche Anordnung des Betätigungselements der Schaltstange und der elektrischen Kontakte fest vorgegeben.

Durch die DE-OS 1 941 615 ist ebenfalls ein Dichtewächter zur Überwachung der Gasdichte in einem mit Schwefelhexafluorid als Löschmittel gefüllten Gasraum einer Hochspannungsanlage bekannt. Dieser Dichtewächter hat eine Referenzkammer, welche mit dem gleichen Gas wie dem zu überwachenden Gas gefüllt ist. Die Referenzkammer besteht aus einem an einem Ende geschlossenen Metallzylinder, an dessen anderem Ende eine erste Platte mit Bohrungen befestigt ist. Als Schaltglied dient eine in einem Spalt zwischen der ersten Platte und einer zweiten Platte angeordnete Metallmembran. Die beiden Platten sind mit Bohrungen versehen, so dass die Metallmembran sowohl von dem Druck in der Referenzkammer als auch von dem Druck in der Messkammer beauf schlagt wird. In der Mitte der Metallmembran ist ein Kontaktkörper befestigt. Auf der gegenüberliegenden Seite wirkt eine Druckfeder auf die Metallmembran. In einem Isolierstoffteil sitzt eine Schraube, die mit dem Kontaktkörper eine elektrische Kontaktanordnung bildet. Zum Einstellen des Ansprechwertes, bei welchem die Kontaktanordnung schießt, ist die Länge der Schraube in bezug auf den Kontaktkörper der Metallmembran einstellbar. In Abhängigkeit von den Drücken in der Referenz- und Messkammer wird die Metallmembran ausgelenkt und die Kontaktanordnung betätigt.

Durch die DE-PS 25 29 733 und die DE-PS 2529 734 sind zwei weiteren Dichtewächter bekannt, welche Weiterbildungen des in der DE-OS 1 941 615 beschriebenen Dichtewächters darstellen. Durch diese Dichtewächter soll es möglich sein, bereits vor dem Auslösen eines Sperrsignals ein Warnsignal abzugeben, das dem Bedienungspersonal eine sofortige Kontrolle der Hochspannungsschaltanlage ermöglicht. In der DE-PS 25 29 733 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kontaktanordnung zwei bei verschiedenen Membranhüben schaltende Kontakte aufweist. In der DE-PS 25 29 734 wird diese Aufgabe durch eine weitere Membran gelöst, die eine weitere Kontaktanordnung betätigt, wabei die beiden Kontaktanordnungen bei unterschiedlich großen Druckwerten schalten. Dabei kann weiterhin das Drucksystem der Hochspannungsschaltanlage auf Dichtigkeit selbsttätig überwachen, da der Druck in der Referenzkammer geringer als der Druck in der Messkammer ist.

Durch die DE 42 18 926 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung einer Gasdichte bekannt. Die Vorrichtung enthält eine Messkammer, welche mit dem zu überwachenden Gas gefüllt ist, sowie eine mit einem Referenzgas gefüllte Referenzkammer. Ein erster Resonator ist in der Messkammer, ein zweiter Resonator in der Referenzkammer eingebaut. Der in der Messkammer angeordnete Resonator dient als Messfühler, wobei die gasdichteabhängige Verstimmung seiner Resonanzfrequenz ein Maß für die Dichte (und damit für den Druck) des zu messenden Gases ist. In einer mit dem Ausgangssignal der beiden Resonatoren beaufschlagten Auswerteelektronik wird ein der Dichte des zu messenden Gases proportionales Messsignal abgegriffen. In der Auswerteelektronik wird ein die Gasdichte angebendes Signal ermittelt und an einem Beobachter und/oder eine Überwachungsvorrichtung ausgegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine flexible Druckeinstellung in der Referenzkammer möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch das Vorsehen von Druckeinstellmittel zum Einstellen des Drucks in der Referenzkammer ergibt sich eine vorteilhafte Einstellmöglichkeit der Überwachungsanordnung. Dadurch kann dieser Druck auch nach dem Füllen der Referenzkammer verändert werden. Die Druckeinstellmittel können beispielsweise einen Balg zum Verändern des Volumens der Referenzkammer aufweisen, wobei die Druckänderung durch eine Volumenänderung erzeugt wird.

Bei vielen bekannten Überwachungsanordnungen einer Hochspannungsschaltanlage werden die Grenzwerte für die Dichteüberwachung durch mechanisch arbeitenden Kontaktschalter festgelegt. Diese Schalter enthalten einen oder mehrere fest angeordnete Schaltkontakte und einen Kontaktkörper, welcher an einem beweglichen Element (Membran, Kolben, Balg o. dgl.) angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von dem Druck in dem zu überwachenden Gasraum auslenkbar ist. Bei einer bestimmten Auslenkung des beweglichen Elements kommt der Kontaktkörper an einem der Schaltkontakte zu Anlage und schließt dabei den Schalter, wodurch ein Überwachungssignal ausgelöst wird. Das Erzeugen von Sperr- oder Warnsignalen bei den bekannten Überwachungsanordnungen hängt also von der Gestaltung der mechanischen Schalter ab. Die Grenzwerte, bei welchen Überwachungssignale ausgelöst werden, hängen von der räumlichen Anordnung oder Einstellung der Schaltkontakte und des Kontaktkörpers ab. Zum Festlegen oder Verändern eines Grenzwertes ist dabei eine mechanische Manipulation eines mechanischen Schalters notwendig.

Um die für die Dichteüberwachung in einem Gasraum einer Hochspannungsschaltanlage bestimmten Grenzwerte flexibler festlegen zu können, wird, im Gegensatz hierzu, in einer erfindungsgemäßen Ausführung der Überwachungsanordnung ein in Abhängigkeit von dem erwähnten Differenzdruck analoges Signal als Ausgangssignal eines Differenzdrucksensors erzeugt. Dieses Signal liefert zunächst keine Information bzgl. des Über- oder Unterschreitens eines festgelegten Grenzwertes, sondern ist ein Maß für den herrschenden Differenzdruck. Dabei verursacht ein Leck im Gassystem der Hochspannungsschaltanlage oder im Gassystem der Überwachungsanordnung eine Änderung des Differenzdrucks und damit eine Änderung des analogen Ausgangssignals des Differenzdrucksensors. In diesem Sinne arbeitet der Differenzdrucksensor als Lecktransmitter. Dieses analoge Ausgangssignal wird dann in einer nachgeschalteten Signalverarbeitungsanordnung mit dort festlegbaren Schwellwerten verglichen. Zu diesem Zweck weist die Signalverarbeitungsanordnung Schwellwertmittel (z.B. Soll- oder Grenzwertgeber) zum Erzeugen eines oder mehrerer Schwellwerte (z.B. Soll- oder Grenzwerte) und Komparatormittel auf, durch welche das analoge Ausgangssignal des Differenzdrucksensors mit dem bzw. den Schwellwerten verglichen wird. Dabei wird festgestellt, ob das analoge Ausgangssignal des Differenzdrucksensors einen Schwellwert über- bzw. unterschreitet. Die Signalverarbeitungsanordnung weist weiterhin Signalgebermittel auf. Wenn das analoge Ausgangssignal des Differenzdrucksensors einen Schwellwert über- bzw. unterschreitet, erzeugen die Komparatormittel ein Ansprechsignal, welches den Signalgebermitteln zugeführt wird. In Abhängigkeit von diesen Ansprechsignalen erzeugen die Signalgebermittel Überwachungssignale. Die Überwachungssignale können zum Auslösen von bestimmten Funktionen, beispielsweise zur akustischen oder optischen Anzeige des Signals oder zum Auslösen von bestimmten automatischen Vorgängen in der Hochspannungsschaltanlage dienen. Beispielsweise kann ein bestimmtes Überwachungssignal ein Sperrsignal sein, durch welches der Hochspannungsschalter gesperrt wird, so dass eine Betätigung des Hochspannungsschalters nicht möglich ist. Ein anderes Überwachungssignal kann ein eine Warnung auslösendes Warnsignal sein, welches dann erzeugt wird, wenn der Druck in Gasraum der Hochspannungsschaltanlage gegenüber dem Normalwert zwar abgesunken ist, jedoch noch nicht den kritischen Punkt zur Erzeugung eines Sperrsignals erreicht hat. Durch ein solches Warnsignal wird dem Bedienungspersonal eine Kontrolle der Hochspannungsschaltanlage ermöglicht, bevor eine Sperrung eintritt. Solche Funktionen sind an sich bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben.

Der Differenzdrucksensor kann so ausgelegt sein, dass er, wenn sowohl das Gassystem der Hochspannungsschaltanlage als auch das Gassystem der Überwachungsanordnung dicht ist, d.h. wenn kein Leck vorliegt, als Ausgangssignal ein Nullpunktsignal liefert, dass dann eine fehlerfreie Funktion entspricht. Dieses Nullpunktsignal kann beispielsweise ein elektrisches Ausgangssignal von 12 mA sein. Je nach Polung des Differenzdrucksensors liefert er bei einem Leck im Gassystem dementsprechend ein Ausgangssignal, welches größer oder kleiner als das Nullpunktsignal ist.

Da das Ausgangssignal des Differenzdrucksensors sowohl größer als auch kleiner als das Nullpunktsignal sein kann, kann anhand des Ausgangssignals jedoch nicht nur ein Leck im Gassystem der Hochspannungsschaltanlage, sondern auch ein Leck im Gassystem der Überwachungsanordnung festgestellt werden. Wenn der Differenzdrucksensor so ausgelegt ist, dass ein Leck im Gassystem der Hochspannungsschaltanlage zu einem negativen Differenzdruck führt, dann führt ein Leck im Gassystem der Überwachungsanordnung zu einem positiven Differenzdruck, und umgekehrt. Damit kann durch Festlegen von Schwellwerten, welche sowohl größer als auch kleiner als das Nullpunktsignal sind, ebenfalls ein Überwachungssignal, beispielsweise ein Warnsignal erzeugt werden, wenn ein Leck im Gassystem der Überwachungsanordnung vorliegt. In diesem Sinne können die Schwellwertmittel so ausgelegt sein, dass Schwellwerte erzeugt werden, deren Über- bzw. Unterschreitung durch das analoge Ausgangssignal des Differenzdrucksensors zum Erzeugen von Überwachungssignale führen, welche Aussagen über die Dichtigkeit des Gassystems der Überwachungsanordnung erlauben. So kann ein bestimmtes Überwachungssignal beispielsweise ein zweites Warnsignal sein, welches ein Leck im Gassystem der Überwachungsanordnung anzeigt.

Die festgelegten Schwellwerte können also solchen Grenzwerten entsprechen, wie sie von Lecktransmittern nach dem Stand der Technik bekannt sind. Dementsprechend kann ein erster Ansprechwert einem ersten Warnsignal, ein zweiter Ansprechwert einem zweiten Warnsignal und dritter Ansprechwert einem Sperrsignal entsprechen. Es sei jedoch erwähnt, dass auch weitere Schwellwerte durch die Schwellwertmittel erzeugbar sind. Solche weitere Schwellwerte können dann weiteren Warnsignalen oder anderen Funktionen entsprechen.

Die Schwellwertmittel, die Komparatormittel und/oder die Signalgebermittel können so ausgelegt sein, dass sie eine Steuerung zulassen, durch welche beispielsweise die Schwellwerte, die Ansprechsignale und/oder die Überwachungssignale veränderbar bzw. einstellbar sind. Dies hat u.a. den Vorteil, dass die entsprechende Werte jederzeit eingestellt oder verändert werden können, beispielsweise auch nach Fertigstellung der Überwachungsanordnung oder nach Montage der Überwachungsanordnung an oder in der Hochspannungsschaltanlage. Es ist sogar möglich, diese Werte nach einer bestimmten Betriebszeit je nach Wunsch zu verändern, ohne die Überwachungsanordnung demontieren zu müssen. Diese Steuerung kann beliebig ausgeführt sein. In einer vorteilhaften Ausführung weist die erfindungsgemäße Überwachungsanordnung jedoch eine Steuerelektronik zum Steuern der Schwellwertmittel, der Komparatormittel und/oder der Signalgebermittel auf. Durch diese Steuerelektronik können dann die entsprechende Werte elektrisch eingestellt oder verändert werden.

Der Differenzdrucksensor kann mit zwei getrennten Drucksensoren arbeiten, weiche an beliebigen Stellen in der Messkammer und in der Referenzkammer angeordnet sein können. Vorzugsweise wird der Differenzdrucksensor jedoch zwischen der Messkammer und der Referenzkammer angeordnet, so dass die eine Seite des Differenzdrucksensors von dem Druck in der Messkammer und die andere Seite des Differenzdrucksensors von dem Druck in der Referenzkammer beaufschlagt wird. Dabei kann der Differenzdrucksensor auf einer Platte angeordnet sein, welche sich zwischen der Messkammer und der Referenzkammer befindet und die beiden Kammern voneinander trennt. Die Platte kann eine Leiterplatte enthalten oder selbst eine Leiterplatte bilden. Dabei kann der Differenzdrucksensor als Chipsensor ausgebildet und direkt mit der Leiterplatte verbunden sein. Solche an Leiterplatten angeordnete Chipsensoren sind an sich bekannt und werden hier nicht näher beschrieben.

Die Referenzkammer kann eine im Werk mit Referenzgas gefüllte, verschlossene Kammer sein. Es ist aber auch möglich, die erfindungsgemäße Überwachungsanordnung mit Füllmittel beispielsweise in Form einer Abfülleinrichtung zum Füllen der Referenzkammer mit Referenzgas zu versehen. Hierdurch kann die Referenzkammer jederzeit, auch nach Montage gefüllt oder nachgefüllt werden.

Vorzugsweise aber nicht notwendigerweise besteht das Referenzgas aus dem gleichen Gas wie in dem zu überwachenden Gasraum. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Temperaturabhängigkeit des Differenzdrucks in bekannter Weise reduziert oder beseitigt werden kann, so dass die Arbeitskennlinie der Überwachungsanordnung unabhängig von der Temperatur eine bestimmte Relation zur Dichte des Gases angibt.

Als weitere Maßnahme zur Reduzierung oder Beseitigung der Temperaturabhängigkeit des Differenzdrucks kann die Überwachungsanordnung in bekannter Weise ein Isolierstoffgehäuse aufweisen, welches um die Referenzkammer vorgesehen ist. Dabei ist vorteilhafterweise die Wärmeübergangszahl des Isolierstoffgehäuses der zu überwachenden Hochspannungsschaltanlage angepasst. Auf diese Weise ist es möglich, dass sowohl das Referenzgas in der Überwachungsanordnung als auch das Gas in dem zu überwachenden Gasraum die gleiche Temperaturkennlinie haben und dass die Überwachungsanordnung an einer von der zu überwachenden Hochspannungsschaltanlage entfernten Stelle untergebracht werden kann, was für eine Fernmessung vorteilhaft ist.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung und zeigt, teilweise im Schnitt, eine mit einem Differenzdrucksensor arbeitenden Armatureinheit einer Überwachungsanordnung für die Dichteüberwachung in einem Gasraum einer Hochspannungsschaltanlage.
2 ist ein Blockdiagramm und zeigt den Differenzdrucksensor von 1 und den Aufbau einer Signalverarbeitungsanordnung der Überwachungsanordnung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In 1 ist mit 10 ein Gehäuse (z.B. IP68) bezeichnet. An dem Gehäuse 10 ist ein Gehäusedeckel 12 mittels Deckelbefestigungsmittel 14 und 16 (z.B. Schrauben) befestigt. An dem Gehäusedeckel 12 befindet sich eine Kabeldurchführung 18 zum Durchführen von Kabeln ins Innere des Gehäuses 10. An dem dem Gehäusedeckel 12 abgewandten Ende des Gehäuses 10 ist das Gehäuse 10 mit einem mit Außengewinde versehenen Druckanschluß 20 (z.B. SW36) zum Anschließen des Gehäuses 10 an einer (nicht gezeigten) Hochspannungsschaltanlage versehen. Der Druckanschluß 20 weißt einen Hohlraum 20 auf, welcher als Meßkammer 22 mit einem zu überwachenden (nicht gezeigten) Gasraum der Hochspannungsanlage in Verbindung steht, wenn das Gehäuse 10 an der Hochspannungsschaltanlage angeschlossen ist.
Im Inneren des Gehäuses 10 befindet sich eine mit einem Referenzgas gefüllte Referenzkammer 24. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Referenzgas das gleiche Gas wie in dem zu überwachenden Gasraum. Wenn der Gasraum der Hochspannungsschaltanlage SF₆-Gas enthält, dann wird also die Referenzkammer ebenfalls mit SF₆-Gas gefüllt. Die Referenzkammer 24 weist einen Balg 26 auf, durch welchen das Volumen der Referenzkammer 24 veränderbar ist. Die Referenzkammer 24 weist weiterhin eine Abfülleinrichtung 28 zum Füllen der Referenzkammer 24 mit Referenzgas auf. Eine Einstellschraube 30 wirkt auf den Balg 26. Durch Drehen der Einstellschraube 30 kann der Balg 26 zusammengedrückt oder auseinandergezogen werden, wodurch das Volumen der Referenzkammer 24 verändert wird. Die Referenzkammer 24 ist von einem Isolierstoffgehäuse 32 zur Isolation des Referenzgases umgeben.
Zwischen der Meskammer 22 und der Referenzkammer 24 ist ein Differenzdrucksensor 34 so angeordnet, dass die eine, in 1 untere Seite des Differenzdrucksensors 34 von dem Druck in der Messkammer 22 und die andere, in 1 obere Seite des Differenzdrucksensors 34 von dem Druck in der Referenzkammer 24 beaufschlagt wird. Der Differenzdrucksensor 34 ist in einem Sensorgehäuse 36 und als Chipsensor auf einer Leiterplatte 38 angeordnet, welche sich zwischen der Messkammer 22 und der Referenzkammer 24 befindet und die beiden Kammern 22 und 24 voneinander trennt. Die Leiterplatte 38 ist mit Schaltungen 40 versehen, mit welchen der Differenzdrucksensor 34 elektrisch verbunden sind.
Beim Vorbereiten der in 1 dargestellten Armatureinheit für den Einsatz in einer bestimmten Hochspannungsschaltanlage wird zunächst festgelegt, für welchen Typ von Hochspannungsschaltanlagen die Überwachungsanordnung verwendet werden soll. Die Referenzkammer 24 wird dann mit dem gewünschten Referenzgas gefüllt. Über die Füllmenge und durch Drehen der Einstellschraube 30 wird ein gewünschter Druck in der Referenzkammer 24 eingestellt. Der Druck in der Referenzkammer 24 wirkt dann auf die in 1 obere Seite des Differenzdrucksensors 34.
Beim Einsatz der Armatureinheit in der Hochspannungsschaltanlage wird die Armatureinheit mittels des Druckanschlusses 20 an einer hierfür vorgesehenen Stelle der Hochspannungsschaltanlage angeschraubt. Dadurch entsteht eine druck- und gasdichte Verbindung zwischen dem zu überwachenden Gasraum der Hochspannungsschaltanlage und der Messkammer 22 der Armatureinheit, so dass der dann mit dem Druck in dem zu überwachenden Gasraum übereinstimmende Druck in der Messkammer 22 auf die in 1 untere Seite des Differenzdrucksensors 34 wirkt.
In Abhängigkeit von dem Differenzdruck zwischen dem Druck in dem mit der Messkammer 22 verbundenen Gasraum der Hochspannungsschaltanlage und dem Druck in der Referenzkammer 24 liefert der Differenzdrucksensor 34 ein analoges, elektrisches Ausgangssignal zwischen 4 und 20 mA, wobei 12 mA einem Differenzdruck von 0 bar entspricht. Wenn der Differenzdruck positiv wird, d.h. wenn der Druck in der Referenzkammer 24 größer als der Druck in dem zu überwachenden Gasraum ist, dann ist das Ausgangssignal des Differenzdrucksensors 34 größer als 12 mA. Wenn der Differenzdruck negativ wird, d.h. wenn der Druck in der Referenzkammer 24 kleiner als der Druck in dem zu überwachenden Gasraum ist, dann ist das Ausgangssignal des Differenzdrucksensors 34 kleiner als 12 mA.
Über die Abfülleinrichtung 28 kann jederzeit, auch nach Installation der Armatureinheit, die Referenzkammer 24 mit Referenzgas nachgefüllt werden. Ebenfalls ist es jederzeit möglich, den Druck in der Referenzkammer 24 durch Betätigen der Einstellschraube 30 je nach Wunsch zu verändern.
2 veranschaulicht schematisch in einem Blockdiagramm den Aufbau einer Signalverarbeitungsanordnung 42 für die in 1 gezeigte Überwachungsanordnung. Das analoge Ausgangssignal 44 des Differenzdrucksensors 34 wird der Signalverarbeitungsanordnung 42 zugeführt. Die Signalverarbeitungsanordnung 42 weist einen Soll- oder Grenzwertgeber 46 auf, durch welchen drei Soll- oder Grenzwerte 48, 50, 52 erzeugt werden. Diese drei Soll- oder Grenzwerte 48, 50, 52 werden einem Komparator 54 zugeführt. Dem Komparator 54 wird ebenfalls das analoge Ausgangssignal 44 des Differenzdrucksensors 34 zugeführt. In Abhängigkeit von einem Vergleich des Ausgangssignals 44 mit den Soll- oder Grenzwerten 48, 50, 52 liefert der Komparator 54 Ansprechsignale 56, welche einem Signalgeber 58 zugeführt werden. In Abhängigkeit von den Ansprechsignalen 56 erzeugt der Signalgeber 58 Überwachungssignale an drei Ausgängen 60, 62 und 64.
Weiterhin weist die Signalverarbeitungsanordnung 42 eine Steuerelektronik 66 auf. Durch die Steuerelektronik 66 wird über eine erste Leitung 68 der Soll- oder Grenzwertgeber 46, über eine zweite Leitung 70 der Komparator 54 und über eine dritte Leitung 72 der Signalgeber 58 angesteuert.
Im Folgenden wird die Arbeitsweise der Überwachungsanordnung anhand von Werten erklärt, welche nur als Beispielswerte anzusehen sind. Es sei angenommen, dass Überwachungsanordnung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel so ausgelegt ist, dass sie

– an dem Ausgang 60 des Signalgebers 58 als Überwachungssignal ein erstes Warnsignal liefert, wenn der Differenzdruck größer als 0,5 bar wird, wobei dann das Ausgangssignal 44 des Differenzdrucksensors größer als 15 mA ist,
– an dem Ausgang 62 des Signalgebers 58 als Überwachungssignal ein Sperrsignal liefert, wenn der Differenzdruck größer als 1 bar wird, wobei dann das Ausgangssignal 44 des Differenzdrucksensors größer als 18 mA ist, und
– an dem Ausgang 64 des Signalgebers 58 als Überwachungssignal ein zweites Warnsignal liefert, wenn der Differenzdruck kleiner als 0,5 bar wird, wobei dann das Ausgangssignal 44 des Differenzdrucksensors kleiner als 9 mA ist.

Der Soll- oder Grenzwertgeber 46 wird dann so ausgelegt bzw. eingestellt, dass er entsprechende Soll- oder Grenzwerte 48, 50, 52 von ebenfalls 15 mA, 18 mA und 9 mA erzeugt und diese dem Komparator 54 zugeführt. In dem Komparator 54 wird das analoge Ausgangssignal 44 des Differenzdrucksensors 34 mit den drei Soll- oder Grenzwerten 48, 50 und 52 verglichen. Wenn das Ausgangssignal 44 des Differenzdruck sensors 34 größer als 15 mA ist, liefert der Komparator 54 ein Ansprechsignal 56 an den Signalgeber 58, welches in dem Signalgeber 58 ein erstes Warnsignal an dem Ausgang 60 auslöst. Wenn das Ausgangssignal 44 des Differenzdrucksensors 34 größer als 18 mA ist, liefert der Komparator 54 ein Ansprechsignal 56 an den Signalgeber 58, welches in dem Signalgeber 58 ein Sperrsignal an dem Ausgang 62 auslöst. Wenn das Ausgangssignal 44 des Differenzdrucksensors 34 kleiner als 9 mA ist, liefert der Komparator 54 ein Ansprechsignal 56 an den Signalgeber 58, welches in dem Signalgeber 58 ein zweites Warnsignal an dem Ausgang 64 auslöst.
Durch die Steuerelektronik 66 können die eingestellten Werte des Soll- oder Grenzwertgebers 46, des Komparators 54 und des Signalgebers 58 je nach Wunsch jederzeit verändert werden.

Claims

Überwachungsanordnung für die Dichteüberwachung in einem mit einem Lösch- oder Isoliergas gefüllten Gasraum einer Hochspannungsschaltanlage, welche bei bestimmten Grenzwerten der Dichte des Gases im Gasraum Überwachungssignale liefert, welche zur Überwachung der Hochspannungsschaltanlage dienen, enthaltend (a) eine Messkammer (22), welche mit dem zu überwachenden Gasraum verbindbar ist, (b) eine mit einem Referenzgas gefüllte Referenzkammer (24), (c) Detektionsmittel (34, 42), welche auf eine Änderung des Differenzdruckes zwischen dem Druck in der Messkammer (22) und dem Druck in der Referenzkammer (24) ansprechen, (d) Mittel (42) zum Festlegen von einem oder mehreren Grenzwerten des Differenzdrucks, (e) Signalgebermittel (58), durch welche ein Signal auslösbar ist, wenn der Differenzdruck einen Grenzwert über- oder unterschreitet, (f) einen Differenzdrucksensor (34), welcher von dem Druck in der Messkammer (22) und von dem Druck in der Referenzkammer (24) beaufschlagt wird und in Abhängigkeit von dem besagten Differenzdruck ein analoges Ausgangssignal (44) liefert, gekennzeichnet durch (g) Druckeinstellmittel (26, 30) zum Einstellen des Drucks in der Referenzkammer (24).
Überwachungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinstellmittel (26, 30) einen Balg (26) zum Verändern des Volumens der Referenzkammer aufweisen.
Überwachungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine von dem analogen Ausgangssignal (44) des Differenzdrucksensors (34) beaufschlagte Signalverarbeitungsanordnung (42), enthaltend (a) Schwellwertmittel (46) zum Erzeugen eines oder mehrerer Schwellwerte (48, 50, 52), (b) Komparatormittel (54) zum Vergleich des analogen Ausgangssignals (44) des Differenzdrucksensors (34) mit dem bzw. den Schwellwerten (48, 50, 52) und zum Erzeugen von Ansprechsignalen (56), und (c) Signalgebermittel (58), welche von den Ansprechsignalen (56) beaufschlagt sind und durch welche Überwachungssignale in Abhängigkeit von den Ansprechsignalen (56) erzeugbar sind.
Überwachungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsanordnung (42) so ausgelegt ist, dass ein Sperrsignal-Schwellwert (48) dem Erzeugen eines Sperrsignals entspricht.
Überwachungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsanordnung so ausgelegt ist, dass ein erster Warnsignal-Schwellwert (50) dem Erzeugen eines ersten Warnsignals entspricht.
Überwachungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsanordnung so ausgelegt ist, dass ein zweiter Warnsignal-Schwellwert (52) dem Erzeugen eines zweiten Warsignals entspricht.
Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsanordnung (42) eine Steuerelektronik (66) zum Steuern der Schwellwertmittel (46), der Komparatormittel (54) und/oder der Signalgebermittel (58) aufweist.
Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdrucksensor (34) zwischen der Messkammer (22) und der Referenzkammer (24) angeordnet ist.
Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdrucksensor (34) auf einer Platte (38) angeordnet ist, welche zwischen der Messkammer (22) und der Referenzkammer (24) angeordnet ist.
Überwachungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte eine Leiterplatte (38) enthält.
Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdrucksensor als Chipsensor (34) ausgebildet ist.
Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, gekennzeichnet durch Füllmittel (28) zum Füllen der Referenzkammer (24) mit Referenzgas.
Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzgas das gleiche Gas wie das Gas in dem zu überwachenden Gasraum ist.
Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-13, gekennzeichnet durch ein Isolierstoffgehäuse (32), welches um die Referenzkammer (24) vorgesehen ist.