DE1766570C - Anordnung zur Messung von partiellen elektrischen Entladungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Mes- Elektroden liegende Elektroden angeschlossen ist, sung von partiellen elektrischen Entladungen, insbe- Dieser zweite Pol 1st außerdem an eine Mlttenanzapsondere für Isolations-Fehlerprlifungen an elektri- fung der Frimllrwicklung des DlrTerentialtransformasQhen Leitungen, mit zwei Entladungskreisen, an die tors angeschlossen. Die beiden Enden dieser Wickeln Detektor nach Art einer Brückenschaltung ange- S lung sind über Koppelkondensatoren mit den Elek« schlossen ist. Mit dieser Anordnung sollen Fehler- troden verbunden, an denen die Drosselspulen angestellen in der Isolierung einer elektrischen Leitung schlossen sind. Als Anzeigegerät ist ein Oszillograph festgestellt und hinsichtlich ihrer Lage erfaßt werden. vorgesehen, der an die Sekundärwicklung des DIfTe-' Zerstörungsfreie Methoden für die Überprüfung rentlaltransformators angeschlossen ist. Der Einfluß der Isolierung elektrischer Leitungen sind bekannt. ip äußerer Störungen ist bei dieser Anordnung ebenso Im allgemeinen wird bei derartigen Messungen an die wiff bei der vorstehend erllluterten Anordung nur in Leitung eine Hochspannung angelegt und die Isolie- begrenztem Maße auszuschalton,
rung abschnittsweise daraufhin überprüft, ob partielle Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Entladungen auftreten. Anordnung zur Messung von partiellen elektrischen

Bei der Überprüfung von elektrischen Leitungen 15 Entladungen so auszubilden, daß äußere Störungen nach der vorgenannten Methode können äußere Stö- absolut sicher eliminiert werden, eine hohe Emprungen die Messung beeinflussen. In F i g. 9 ist das flndlichkeit vorhanden ist und außerdem die AnSchaltbild einer bekannten Meßeinrichtung darge- Ordnung leicht zu handhaben ist.
stellt. Der zu überprüfende Gegenstand C₁ (oder C₂) Bei einer Anordnung zur Messung von partiellen ist in Reihe mit einer Meßimpedanz Z verbunden; so elektrischen Entladungen mit zwei parallelgesehalan diese Reihenschaltung ist eine hohe Wechsel- teten Entladungskreisen, von denen einer aus dem spannung der Quelle H als Prüfspannung angelegt. Prüfgegenstand und einer Meßimpedanz und der Wenn in dem Prüfgegenstand eine partielle Entladung andere aus einem Koppelkondensator und einer weijnfolge eines Fehlers in der Isolierung auftritt, ent- teren Meßimpedanz besteht, einer Hochspannungssteht ein Stromimpuls, der durch die Meßimpedanz Z 35 quelle und einem parallel zu den Meßimpedanzen und den Koppelkondensator C₁ fließt. Bei diesem Ver- geschalteten Detektorkreis besteht die ernndungsfahien ist es schwierig, außerhalb des Prüfgegen- gemäße Ausbildung darin, daß der Detektorkreis aus Standes auftretende Störungen auszuschalten. zwei Eingangskanälen mit je einem Impulsverstärker

Ein anderes bekanntes Meßverfahren ist in Fig. I sowie je einem nachgeschalteten Impulsformgebungsdargestellt. Hierbei ist der Prüfgegenstand, der als 30 kreis, einem an die Ausgänge der beiden Impulsform-Kondensator 11 dargestellt ist, ebenfalls mit einer gebungskreise angeschlossenen Differentialverstärker Mellimpedanz 12 in Reihe geschaltet. Parallel hierzu und einem an dessen Ausgang angeschlossenen, auf ist eine Reihenschaltung aus einem Koppelkonden- Impulse vorgegebener Höhe und Breite ansprechensator 13 und einer weiteren Meßimpedanz 14 vorge- den Diskriminatorkreis besteht,
sehen. An die beiden parallelgeschalteten Zweige 35 Nach der weiteren Erfindung kann als Selektionswird die hohe Wechselspannung der Quelle H ange- kreis an die Ausgänge der Impulsformgebungskreise legt. Zwischen dem Kondensator 11 bzw. 13 und der auch eine Kombination eines UND-Kreises mit einem Meßimpedanz 12 bzw. 14 ist ein Entladungsdetektor ODER-Kreis angeschlossen sein.
17 an die beiden Reihenschaltungen an den Punkten Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vor-15 und 16 angeschlossen. 40 gesehen, daß jeder Entladungskreis aus zwei par-

Vor einer Messung werden die Meßimpedanzen allelgeschalteten Ausgleichskassen mit veränderlichen

12 und 14 derart verändert, diirt der Hrückenkreis Meßwidcrständen besteht, wobei an jedes Paar der

Jl.g«.j,.ii:hvii ibi. Mi; ililiL Jicses Verfahrens können Ausgkichskreise ein Transformalor angeschlossen ist

zwar von außen kommende Störungen weitgehend und die Ausgänge der Transformatoren mit dem

unierdrückt, aber nicht in allen Fällen ganz ausge- 45 Detektorkreis verbunden sind. Gemäß einem weiteren

schaltet werden, um eine Beeinflussung des Detektors Kennzeichen der Erfindung dienen zur Kopplung der

zuverlässig zu verhindern. Enden der beiden Ausgleichskreise mit der zu über-

Die bekannten Meßanordnungen mit zwei paral- prüfenden Leitung jeweils zwei als Halbzylinder mit

lelcn Entlndungskreisen arbeiten nur dann zufrieden- mit Abstand konzentrisch um die Leitung herum

stellend, wenn die durch äuRcre Störungen in den 50 angeordnete Elektroden.

beiden Entladungskreisen hervorgerufenen Impulse Für eine schrittweise Überprüfung der Isolation in ihrer Phasenlage und in ihrer Form genau überein- einer elektrischen Leitung ist gemäß der Erfindung stimmen. In der Praxis tritt dieser Idealfall so gut eine Anordnung vorgesehen, bei der ein bestimmter wie nicht auf. Die Impulse in den beiden Entladungs- Abschnitt der Leitung einerseits den Prüfgegenstand kreisen haben als Folge davon, daß die beiden Kreise 55 und andererseits den Koppelkondensator bildet,
in der Regel in ihren charakteristischen Werten nie Die nach der Erfindung vorgesehene Meßanordga:nz übereinstimmen, stets eine zeitliche Verschie- nung hat gegenüber bekannten Anordnungen den bung und vielfach auch eine unterschiedliche Größe, Vorteil, daß außerhalb des Prüfgegenstandes ent-Si) daß ein DilTerenzimpuls übrigbleibt, der vom stehende Störimpulse in dem Selcktionskreis unterDetektor angezeigt wird. 60 drückt und dadurch eine Beeinflussung des Anzeigc-

Rs ist ferner eine Meßanordnung für Isolations- gerätes zuverlässig vermieden wird. Impulse, die

Fchlcrprüfungen bekannt, die mit einem Differential- durch einen Fehler im Prüfgegcnstand entstehen,

transformator arbeitet. Bei dieser Anordnung ist ein werden vom Sclektionskreis ungehindert durchgc-

Hnchspannungs-Transformator als Energiec)uelle mit lassen und vor dem Erreichen des Anzeigegerätes

einem Pol über zwei Drosselspulen an zwei die zu 63 zusätzlich verstärkt.

prüfende Leitung umgebende Elektroden angeschlos- Ausführiingsbcispieüe der Erfindimg sind in der

sen, während der andere Pol einerseits an Masse und Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher

andererseits an zwei weitere, außerhalb der ersten erläutert. Es zeigt

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Fig. 1 eine Schaltanordnung einerbekannten Meß- oder anderen Teilen herrührt. Die Stürimpulse η

einrichtung für partielle Entladungen, (ließen gleichzeitig durch den Prüf gegenstund C_n

Flg. 2 ein Blockschaltbild eines iintladungsdetek- und den KopplungskoiulensaturC₁₃ und gelungen In

tors einer Anordnung gemöß de·: Erfindung, die VerstUrkor4r, 41". Die Eingangsimpulse d

F i g, 3 eine Anzahl von Impulsen zur ErlUuterung 5 und a" der VerstUrker haben Impulskomponenten

der Wirkungsweise der Anordnung nach Flg.2, P'_u„ P\_a und P"_u„ P"_iU) die jeweils zur gleichen

F i g. 4 eine Anwendungsform der Anordnung nach Zelt uuftreten. Diese Eingangssignale werden in den

Fig. 2j . Verstärkern41' und 42' verstilrkt und als Ausgangs-

Fig. 5 ein Ersatzschaltbild der Anordnung nach signale ft' und b" an den Formgebungskreis 42 bzw.

Fig. 4, ίο 42" angelegt. Am Ausgang des Formgebungskreises

F i g. 6 eine weitere Anwendungsform der Anord- 42' bzw, 42" treten Gruppen von Rechteckimpulsen c'

nung der Erfindung, und c" auf, in denen Rechteekimpulskomponcnten

Fig. 7 ein Ersatzschaltbild der Anordnung nach P'_lc, P'._3C und P'\_e, P"„_c von festliegender Höhe und

F i g. 6, festliegender Breite enthalten sind, deren Periode der

F i g. 8 eine Ausführungsform der Prüfelektroden 15 Periode der Eingangsimpulse entspricht. Die Aus-

der Anordnung nach F i g. 6, . gangssignale c' und c" gelangen auf den Eingang

F i g. 9 eine Schaltungsanordnung einer bekannten des Differentialverstärkers 43.

Meßeinrichtung und Unter idealen Bedingungen heben sich die Impuls-

Fig. 10 eine Schaltungsanordnung einer weiteren komponentenP\_c und P"_lc oder P'_2C und P"_a(. der

Meßeinrichtung. aö beiden Eingangssignale c' und c" in dem DiHerential-

Es wird zunächst die Schaltungsanordnung der verstärker gegeneinander aaf, so daß am Ausgang

• Fig. 10 erläutert. Der Prüfgegenstand ist durch die des Differentialverstärkers kein Signal auftritt. In der

Kapazität C₁₁ dargestellt, während mit den Kapazi- Praxis besteht jedoch eine geringe Zcitdifierenz zwi-

tätenC₃₁, C₃₂ und C₁₃ Kopplungskondensatoren ,be- sehen den Impulsen P', _f und P"_u. oder P'_3C und

zeichnet sind, Die Meßimpedanzen 12 und 14 sind 25 P".,,. Diese Zeitdifferenz ist auch in dem Entladungs-

in Reihe mit dem Kopplungskondensator C₁₁ bzw. detektor und in den Verstärkern 41' und 42" vorhan-

C._!2 geschaltet. Über die Impedanzen Z₁ und Z₂ ist den. Als Folge der ZeitdilTerenz erscheinen am Aus-

an den Prüfgegenstand C₁₁ und den Kopplnngskon- gang des Differentialverstärkers 43 entsprechend der

densator C₁., eine hohe Spannung angelegt. Die an Differenz zwischen den Impulsen P'₁₍ und P", _c oder

den Meßimpedanzen 12 und 14 auftretende Spannung 30 P\_c und P"_äC sehr schmale Impulse P₁₀, P₁₁ oder

wird über die Verbindungen 15 und 16 auf einen P₂₀, P₂₁. Der" Diskriminatorkreis 44 ist aber auf Im-

Entladungsdetektor übertragen. pulse "vorgegebener Breite und vorgegebener Höhe

Bei der vorstehend erläuterten Schaltungsanord- eingestellt und sperrt die vorgenannten schmalen

nung wird ein an der Meßimpedanz 14 auftretender Impulse.

Entladungsimpuls auf den Entladungsdetektor 17 ab- 35 Wenn an einem Prüfgegenstand C₁₁ mit einem Fehgegeben. Störungsimpulse, die entweder von der ler die Hochspannung der Hochspannungsquelle // Hochspannungsquelle H oder von den Verbindungs- anliegt, tritt eine partielle Entladung auf. Ein durch leitungen «id. dgl. herrühren, erscheinen gleichzeitig diese Entladung hervorgerufen/r Impuls P'_u., gelangt an beiden Meßimpedanzen 12 und 14 und werden zusammen mit den äußeren Skifungen auf den Fntsomit auch gleichzeitig auf den Entladungsdetektor 40 iadungsiietektor 17. Der Entladungsimpuls wild in 17 übertragen. Der Entladungsdetektor 17 ist in dem Verstärker4Γ verstarb, anschließend in dem Fig. 2 dargestellt. Kreis42' in einen RcchteckimpuKK,., uirjt: nut

Die Verbindungen 15 und 16 sind an die Eingangs- und dann a;; den DiJIcrentialverstarker 43 angelegt. kL-mmen i\.-r V rstärker4l' und 41" angeschloüs» w. Oa am k...gang des I>iti<.rentiaiv«_r-,tarkers43 gleich-Die Bandbreite dieser Verstärker 4Γ, 41" ist so ge- 45 zeitig mit dem Impuls P', , kein weiterer Impuls aufwählt, daß sie für Impulse innerhalb eines Frequenz- tritt, ruft der Verstärker 43 einen verstärkten Inibereiches von 100 bis 500 kHz geeignet sind. An den puls P._lU entsprechend dem Eingangsimpuls /''.,,. an Ausgang der Verstärker ist jeweils ein Impulsform- seinem Ausgang hervor. Der Impuls P_:ll/ wird i.i dem gebungskreis 42', 42" angeschlossen, die unterein- Diskriminatorkreis 44 nicht blockiert. Am Ausgang ander identisch sind. Jeder Formgebungskreis setzt 50 des Diskriminatorkreises 44 erscheint somit ein Imsich aus einem monostabilen Multivibrator und einem pulsP.,,., der den zu messenden Entladungsimpuls Sperroszillator od. dgl. zusammen; in jedem Kreis darstellt.

werden durch die Auslösesignale am Ausgang Recht- In Fig. 4 ist eine Anwendung der Meßanordnung

eckimpulse erzeugt, deren Periode der der Auslöse- nach der Erfindung für eine schrittweise Überprüfung

signale entspricht. Die Ausgangssignale der beiden 55 der Isolierung einer Leitung dargestellt. Eine Leitung

Formgebungskreise 42' und 42" werden an einen 21, die von einer nicht dargestellten Trommel abge-

Differentialverstärker 43 bekannter Bauart angelegt, wickelt wird, durchläuft ein Wasserbad in einem

der ein Ausgangssignal erzeugt, das proportional tier Rohr 23 aus Isoliermaterial und wird anschließend

Diflerenz der Ausgangssignale der Formgebungskreise wieder auf eine Trommel aufgewickelt. Das Rohr 23

ist. An den Ausgang des Verstärkers 43 ist ein Dis- 60 ist mit einer halbleilenden Flüssigkeit, wie z.B. ilestil-

kriminatorkreis 44 angeschlossen, der auf Eingangs- tiertcs Wasser, gefüllt. Der Leiter 24 der leitung 21

impulse einer vorgegebenen Höhe und Breite einge- ist an einem Ende, beispielsweise an dem Ende, das

stellt ist. sich auf der zweiten Trommel befindet, geerdet. Au

Es wird nun beschrieben, wie äußere Störungen den Enden des Abschnittes innerhalb ties Rohres 23

durch die vorgenannte Schaltungsanordnung unter- 65 sind DiclUungselemente 25 und 25' vorgesehen. In

drückt werden können. Es wird angenommen, daß der Mitte des Rohres 23 befindet sich eine Elektrode

eine äußere Störung η mit Impulskoniponenten P₁ 26, an die eine Hochspannung der Wechselspan-

und P., (Fig. 3) von der Hochspannungsquellc // nungsquelle/7, die an ihrem anderen Ende geerdet

ist, angelegt wird. Zu beiden Seiten der Elektrode 26 sind mit Abstand in axialer Richtung in bezug auf die Leitung 21 zwei zylindrische Prüfelektroden 27 und 28 angeordnet, die die Leitung 21 konzentrisch umgeben.

In der Nähe der beiden Enden des in dem Rohr 23 befindlichen Abschnittes der Leitung 21 sind ferner Erdungselektroden 29 und 30 angeordnet. Die Prüfelektroden 27 und 28 sind mit den Meßimpedanzen R'_1S, R"_1V R"₁₂ und R"₁₃ stellen die Widerstände des Wassers zwischen den Elektroden 26 und 5', zwischen 5' und 2', zwischen 2' und 29, zwischen 26 und 2", zwischen 2" und S" und zwischen 5" und 30 dar. Die Kondensatoren 2', 5, 2" und 5" entsprechen den Kapazitäten zwischen dem Leiter 24 und den einzelnen Prüfelektroden 27, 127, 28 und 128. Die veränderbaren Impedanzen 3' und 6' sind so eingestellt, daß das Potential, das durch äußere Störungen

12 und 14 über Kopplungskondensatoren 31 und 32 io an der Verbindungsstelle der Impedanz 3' mit dem verbunden, wobei das andere Ende der Meßimpe- Kondensator4' hervorgerufen wird, gleich dem durch danzen geerdet ist. Von den Verbindungsleitungen eine äußere Störung verursachten Potential an der zwischen dem Kopplungskondensator 31 und der Verbindungsstelle der Impedanz 6' mit dem Konden-Meßimpcdanz 12 einerseits und dem Kopplungskon- sator7' ist. Die veränderbaren Impedanzen 3" und 6" densator 32 und der Meßimpedanz 14 andererseits 15 werden in derselben Weise eingestellt,
ist jeweils eine Leitung zu den Eingangsklemmen des Durch den Ausgleich der Impedanzen können von

vorstehend erläuterten Entladungsdetektors 17 ge- außen kommende Störimpulse noch nicht ganz beführt. · seitigt werden. Dieses ist erst möglich, wenn die In Fig.5 ist das Schaltbild der Anordnung der Ausgangssignale der Transformatoren 113' und 113" F i g. 4 wiedergegeben. Die Kapazitäten zwischen 20 an den vorstehend beschriebenen Entladungsdetektor dem Leiter 24 und den Prüfelektroden 27 und 28 17 angelegt werden.

sind durch die Kondensatoren 11 und 13' dargestellt. In Fig. 8 ist eine abgewandelte Ausbildungsform

Die Widerslände des Wassers zwischen den Elek- der Elektroden dargestellt. Hierbei ist jedes Elektroden 26 und 27, zwischen 26 und 28, zwischen 27 trodenpaar der Anordnung nach Fig. 6 durch ein und 29 und zwischen 28 und 30 sind durch die 25 Paar von halbzylindrischen Elektroden 27', 127' bzw. Widerstände R., /?',, R₀ und R\ dargestellt. 28,128' an Stelle der zylindrischen Elektroden er-

Unter der Annahme, daß keine Möglichkeit besteht, daß gleichzeitig mehrere Entladungsimpulse in dem Hohlraum in der Leitungsisolierung unter den beiden Prüfelektroden entstehen, kann die vorgenannte Anordnung für eine kontinuierliche Bestimmung der Anwesenheit und der Erfassung von Schäden in der Isolation benutzt werden. Wenn sich eine Leitung 21 mit einer Schadensstelle in ihrer Isolation durch die Prüfelektroden 27 oder 28 bewegt, gelangt der hierbei entstehende Entladungsimpuls über die Koppelkondensatoren 31 oder 32 auf den Entladungsdetektor 17, so daß das Vorhandensein und auch die Lage der Schadensstelle mit Hilfe des Entladungsdetektors genau bestimmt werden kann.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach F i g. 6 sind an Stelle der Prüfelektrode 27 der Anordnung nach F i g. 4 zwei Prüfelektroden 27 und 127 nebeneinander angeordnet; das gleiche gilt für die andere Seite, auf der ebenfalls zwei Prüfelektroden 28 und 128 vorgesehen sind. Die Prüfelektroden 27 und 127 sind über Kondensatoren 4' und 7' mit veränderbaren Meßimpedanzen 3' und 6' verbunden, von denen jeweils das andere Ende geerdet ist. An den äußeren Enden des in der Überwachung befindlichen Leitungsabschnittes sind wiederum Erdungselektroden 29 und 30 angeordnet. Die Primärwindunc 114' eines Transformators 113' ist zwischen dem Kondensator 4' bzw. T und dem veränderbaren Widerstand 3' bzw. 6' an die Verbindungsleitung angeschlossen. Das gleiche gilt für die beiden anderen Elektroden 28 und 128, die über Koppelkondensatoren 4" bzw. 7" an veränderbare Prüfwidcrsta'ndc 3" und 6" angeschlossen sind. Die Primärwicklung 114" eines Transformators 113" ist hinter den Kondensatoren 4" und 7" an die Verbindungslcitungcn angeschlossen. Die Sekundärwicklungen 115' und 1IS" tier beiden Transformatoren sind an die F.ingangskkmmcn des Entladungsdetektors angeschlossen, der den gleichen Aufbau wie der Detektor nach Fig. 2 hm

Das F.rsatmhalibild der Anordnung der Fig. 6 Ist in Fig. 7 dargestellt. Die Widerstünde K'„, /?',„, setzt worden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Messung von partiellen elektrischen Entladungen, insbesondere für Isolations-Fehlerprüfungen an elektrischen Leitungen, bei der zwei parallelgeschaltete Entladungskreise, von denen einer aus dem Prüfgegenstand und einer Meßimpedanz und der andere aus einem Koppelkondensator und einer weiteren Meßimpedanz besteht, mit einer Hochspannungsquelle verbunden sind und bei der an die Entladungskreise parallel zu den Meßimpedanzen ein Detektorkreis angeschlossen ist, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Detektorkreis aus zwei Eingangskanälen mit je einem Impulsverstärker (41', 41") sowie je einem nachgeschalteten Impulsformgebungskreis (42', 42"), einem an die Ausgänge der beiden Impulsformgebungskreise (42', 42") angeschlossenen Differentialverstärker (43) und einem an dessen Ausgang angeschlossenen, auf Impulse vorgegebener Höhe und Breite ansprechenden Diskriminatorkreis(44) besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Seleküonskreis an die Ausgänge der Impulsformgebungskrcise eine Kombination eines UND-Kreises mit einem ODER-Kreis angeschlossen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Entladungskreis aus zwei parallelgeschalletcn Ausgleichskreisen mit veränderlichen MeßwiderstBnden (6', 3' bzw. 6", 3") besteht, daß an jedes Paar der Airsglcichskreise ein Transformator (113' bzw. 113") angeschlossen ist und daß mit dem Ausgang der Transformatoren (113', 113") der Deteklorkreis verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gc·

kennzeichnet, daß für die Kopplung der Enden der beulen Ausglcidiskreise mit der zu überprüfenden Leitung jeweils zwei als Halbzylinder mit Abstand konzentrisch mn die Leitung herum angeordnete Llekliodcn (127, 27 bzw. 128, 28) vorgesehen sind.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4 für eine schrittweise Überprüfung der Isolation einer elektrischen Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter Abschnitt der Leitung einerseits den Prüfgegenstand und andererseits den Koppclkomlcnsalor bildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen