DE19505696C1 - Überwachungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Füllstandes eines flüssigkeitsgefüllten Hochspannungsgerätes.

Aus der DE 37 10 488 A1 ist eine Gasmeldeeinrichtung für ein ölgefülltes Hochspannungsgerät bekannt. Dazu ist oben inner­ halb des Hochspannungsgerätes eine Auffangvorrichtung für entstehende Gasblasen angeordnet. Zur Erfassung der Gasblasen innerhalb der Auffangvorrichtung ist ein Lichtleitersystem vorgesehen, das mit einer außerhalb des Hochspannungsgerätes angeordneten Erfassungseinrichtung verbunden ist. Eine derartige Einrichtung ist technisch aufwendig.

Aus der AT PS 182146 ist eine Vorrichtung zur Überwachung des Druckes in einem ölgefüllten Kabel bekannt, bei der ein Druckabfall im Verhältnis zu einem externen Vergleichsdruck erfaßt wird.

Aus der EP 0 020 805 B1 ist ein flüssigkeitsgekühlter Strom­ kreisunterbrecher für hohe Spannungen mit einem Kühlmittel­ kreislauf und einem Kühler bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungs­ einrichtung für ein ölgefülltes Hochspannungsgerät bereit zu­ stellen, das einfach ausgebildet und möglichst ohne zusätz­ liche Energie funktionsbereit ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Auf diese Weise ist eine einfach ausgebildete Anordnung oder Einrichtung gegeben, die unabhängig von äußeren Druckverhält­ nissen zuverlässig das Hochspannungsgerät überwacht. Es sind dabei keine elektrisch leitenden Teile im Hochspannungsgerät angeordnet. Die gesamte Anordnung kann metallfrei, insbeson­ dere in Kunststoff, ausgeführt sein, so daß eine Störung der elektrischen Isolierfähigkeit nicht gegeben ist. Die Überwa­ chungseinrichtung ist darüber hinaus nahezu wartungsfrei.

Die Mittel zum Erzeugen eines Signals weisen mit Vorteil eine außerhalb des elektrischen Hochspannungsgerätes zugängliche elektrische oder optische Schnittstelle auf. Damit ist die Verarbeitbarkeit des Signals in nachgeschalteten leittechni­ schen Einrichtungen gegeben.

Eine besonders einfache Ausgestaltung ist gegeben, wenn die Mittel zum Erzeugen des Signals als optische Signaleinrich­ tung ausgebildet und von außerhalb des Hochspannungsgerätes ablesbar sind. Damit ist direkt am Hochspannungsgerät eine Störung ablesbar.

Vorteilhafterweise ist der Druckerfasser als Membran oder Faltenbalg ausgebildet. Gegebenenfalls können dadurch Stan­ dardbauteile verwendet werden. Ein derartiger Druckerfasser ist auch robust und wartungsarm. Alternativ kann der Drucker­ fasser auch als flexible Blase ausgebildet sein. Es ergeben sich dabei die gleichen Vorteile. Die Blase reagiert zusätz­ lich allseitig auf Druckeinflüsse.

Es ist günstig, wenn das obere Ende des Schlauches oder des Rohres erweitert ausgeführt ist. Dadurch ist das Volumen des Schlauches bzw. des Rohres vergrößert, wodurch ein verbesser­ tes Ansprechen im Störungsfall gegeben ist.

Der Schlauch oder das Rohr kann im Inneren des Hochspannungs­ gerätes verlaufen. Damit sind die Anordnung vor Beschädigun­ gen geschützt. Zusätzliche aufwendige Befestigungsmittel wer­ den nicht benötigt.

Bevorzugt verläuft der Schlauch oder das Rohr wendelartig. Damit sind verlängerte Kriechwege für die Isolationsfestig­ keit gegeben, wodurch eine Störung der elektrischen Festig­ keit des Hochspannungsgerätes verhindert ist.

Das obere Ende des Schlauches oder des Rohres kann nach oben hin geöffnet sein. Diese Variante ist sehr einfach und läßt sich günstig und platzsparend im Hochspannungsgerät unter­ bringen. Es dient dann bevorzugt zur Überwachung des Flüssig­ keitsstandes innerhalb des Hochspannungsgerätes.

Alternativ kann das obere Ende auch schirmartig aufgeweitet und nach unten hin gerichtet sein. Damit ist das Auffangen von Gasblasen möglich. Die Anordnung dient damit vorteilhaf­ terweise zur Erfassung einer Gasbildung.

Als ölgefülltes Hochspannungsgerät sind die verschiedensten Geräte denkbar, beispielsweise Hochspannungsschalter, Isola­ toren, Kondensatoren, Transformatoren, Durchführungen und Drosselspulen

Die Erfindung, weitere Vorteile und Details werden nachfol­ gend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ölstandsüberwachungseinrichtung und

Fig. 2 eine Gasmeldeeinrichtung.

Fig. 1 zeigt ein ölgefülltes Hochspannungsgerät 1, z. B. eine Durchführung, einen Kondensator, einen Schalter oder ein son­ stiges in der Hochspannung gebräuchliches Gerät, in einem Teilschnitt. Unter Hochspannung wird hier eine Spannung über 1 kV, z. B. 10 kV, 100 kV oder auch wesentlich höhere Spannun­ gen, verstanden. In seinem Inneren weist das Hochspannungs­ gerät 1 ein Aktivteil 2 auf, dessen elektrischer Anschluß 3 gegebenenfalls nach außen geführt ist. Am gezeigten oberen Ende kann beispielsweise ein Gerätekopf 5 angeordnet sein, der auch Schirmmittel zur Beherrschung der hohen Spannung aufweisen kann. Das hier beispielhaft gezeigte Hochspannungs­ gerät 1 hat ein nach Art eines Porzellanisolators ausgebil­ detes Gehäuse 7.

Zur Überwachung seines Ölstandes weist das Hochspannungsgerät 1 eine Überwachungseinrichtung 9 auf. Gezeigt ist dabei ein Aktivzustand, bei dem ein zu niedriger Flüssigkeitsstand S2 erfaßt wird. Die Überwachungseinrichtung 9 umfaßt im wesent­ lichen einen Schlauch 11 oder ein Rohr, der/das vorzugsweise wendelförmig entlang der Längsachse des Hochspannungsgerätes 1 von einem oberen Bereich bis in einen unteren Bereich ge­ führt ist. Das Hochspannungsgerät 1 ist dabei im wesentlichen mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Öl oder einem Iso­ liermittel, zur Isolation gefüllt. Das obere Ende des Schlau­ ches 11 ist bevorzugt aufgeweitet ausgeführt und mit einem Befestigungsmittel 13, z. B. einem Arm oder einer Schelle, im oberen Bereich am Gehäuse 7 befestigt. Das Befestigungsmittel 13 kann wie gezeigt am Geratekopf 5 oder auch am zentralen Anschluß 3 angeordnet sein.

Das untere Ende des Schlauches 11 ist mit einem Druckerfasser zur Erfassung eines Differenzdruckes versehen. Als Drucker­ fasser dient dabei eine Membran, die den Schlauch 11 ab­ schließt und im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Art eines Faltenbalges 15 ausgeführt ist. Andere Ausbildungen sind möglich. Der Faltenbalg 15 ist innerhalb eines Flanschteiles 17 derart angeordnet, daß er sich in eine vorgegebene Rich­ tung auf einen Anschlag hin ausdehnen kann. Als Anschlag dient hier ein Deckel 24, der gas- und flüssigkeitsdicht das Flanschteil 17 nach außen abschließt. Das Flanschteil 17 ist bevorzugt in einem Teil des Hochspannungsgerätes 1 unterge­ bracht, der nicht aus Porzellan gefertigt ist, z. B. einem Fußteil aus Metall.

Der Deckel 24 weist als Mittel zur Signalerzeugung einen elektrischen Doppelkontakt 19 auf, der von einem Kontaktteil 21 am Ende des Faltenbalges 15 geschlossen werden kann. Der Doppelkontakt 19 ist mit Anschlußleitungen 22 versehen, die aus dem Hochspannungsgerät 1 herausgeführt sind. Diese sind an eine nicht näher gezeigte Verarbeitungseinrichtung ge­ führt, die das Schließen des Doppelkontaktes 19 erfassen kann. Geeignet sind hierzu z. B. leittechnische Einrichtungen oder Gefahrmeldeeinrichtungen. Die Signalerzeugung kann selbstverständlich auch mit Öffner- oder Schließerkontakten als Einfachkontakt oder als Erderkontakt ausgeführt sein. We­ sentlich ist dabei, daß bei der Erfassung eines Druckes ein Signal erzeugt wird, das verarbeitbar ist. Die Fig. 1 zeigt die Überwachungseinrichtung 9 mit geschlossenem Doppelkon­ takt 19.

Die Mittel zur Signalerzeugung können alternativ auch als kontaktlose elektrische Mittel ausgebildet sein. Hierzu ist es denkbar, beispielsweise ein Hall-Element, eine Spulenan­ ordnung, einen magnetisch betätigbaren Reedkontakt oder auch eine Lichtschrankenanordnung einzusetzen. Die Mittel können zur Weiterleitung des Signals wie oben beschrieben elektri­ sche Anschlußleitungen 22 aufweisen, oder auch eine optische Schnittstelle mit einem Lichtleiter umfassen. Weitere Alter­ nativen sind denkbar.

Zur Funktion

Im normalen Betriebszustand weist das Hochspannungsgerät 1 einen Flüssigkeits-Füllstand S1 auf, der oberhalb des oberen Endes des Schlauches 11 liegt. Sinkt der Füllstand nun bei­ spielsweise auf den Stand S2 unterhalb des oberen Endes des Schlauches 11, so verbleibt im Schlauch 11 ein Füllstand S3.

Die Flüssigkeit kann nämlich aus dem Schlauch 11 nicht ab­ ließen, da dieser am unteren Ende mit dem Faltenbalg 15 ver­ schlossen ist. Es tritt dadurch an dem Faltenbalg 15 ein Dif­ ferenzdruck aufs der ein Ausdehnen des Faltenbalges 15 be­ wirkt, so daß sich dieser in die gezeigte Stellung bewegt.

Hier wird von dem Prinzip der kommunizierenden Säulen Ge­ brauch gemacht. Dabei stellt der Schlauch 11 die eine Säule und das Innere des Hochspannungsgerätes 1 die zweite Säule dar. Beim Auftreten eines Füllstandunterschiedes zwischen diesen beiden Säulen, die ja über den Faltenbalg 15 ausglei­ chend miteinander verbunden sind, haben sie das Bestreben ihre Flüssigkeitsstände auszugleichen. Der höhere Flüssig­ keitsstand im Schlauch 11 bewirkt ein Ausdehnen des Falten­ balges 15. Der Faltenbalg 15 erfaßt dadurch den Differenz­ druck zwischen den beiden Säulen. Die Materialstärke und/oder Federstärke des Faltenbalges 15 sind/ist derart bemessen, daß bei einem vorgegebenen Flüssigkeitsstand das Schließen des elektrischen Kontaktes eintritt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel im Teilschnitt, bei dem die Überwachungseinrichtung 9a als Gasmelder ausgeführt ist. Es ist dabei der Störungsfall gezeigt. Das obere Ende des Schlauches 11 ist hier derart aufgeweitet, daß es einen Trichter 31 bildet, der mit seiner Öffnung jedoch nach unten gerichtet ist. Auf diese Weise können aufsteigende Gasblasen 32 erfaßt werden. Durch eine verstärkte Ansammlung von Gas­ blasen 32 im Trichter 31 entsteht wiederum eine Druckdiffe­ renz zwischen den beiden Flüssigkeitssäulen, die vom Drucker­ fasser erfaßt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Mittel zur Signaler­ zeugung als optische Anzeigemittel ausgebildet. Dazu weist der Deckel 24 ein durchsichtiges Fenster 26 auf. Der als Druckerfasser dienende Faltenbalg 15 arbeitet hier im Gegen­ satz zur oben beschriebenen Ausführung sozusagen als Öffner.

Im Ruhezustand ist das Fenster 26 von der Abschlußfläche des Faltenbalges 15 verschlossen. Je nach Farbgebung oder Be­ schaffenheit der Abschlußfläche 29 wird dabei eine optische Wirkung am Fenster 26 erzielt, die von außen sichtbar ist und vom Bedienpersonal erkannt werden.

Im Störungsfall (bei einer Gasansammlung im Trichter 31) wird der Faltenbalg 15 durch die Flüssigkeitssäule des Gehäuses 7 zusammengedrückt. Am Fenster 26 ist dann die Flüssigkeit sichtbar. Der optische Umschlag gilt dann als Störungssignal, das vom Personal erkannt werden kann. Selbstverständlich ist hier eine zusätzliche optische oder elektrische Signalerfas­ sung und/oder -umsetzung möglich, so daß eine Weiterleitung des Störungssignals an eine leittechnische Einrichtung mög­ lich ist.

Claims (12)

1. Einrichtung (9, 9a) zur Überwachung des Füll­ standes eines flüssigkeitsgefüllten Hochspannungsgerätes (1) mit einem zumindest teilweise mit der Flüssigkeit gefüllten Schlauch (11) oder Rohr, der/das von einem oberen Bereich in einen unteren Bereich des Hochspannungsgerätes (1) verläuft,
wobei das obere Ende des Schlauches (11) oder des Rohres of­ fen und in einem Bereich des Hochspannungsgerätes (1) ange­ ordnet ist, in welchem zumindest teilweise ein Gasraum ist oder entstehen kann und sein unteres Ende verschlossen und im Inneren des Hochspannungsgerätes (1) angeordnet ist,
wobei jeweils eine Flüssigkeitssäule von der Flüssigkeit im Inneren des Hochspannungsgerätes (1) und im Schlauch (11) oder im Rohr gebildet ist,
wobei am unteren Ende des Schlauches (11) ein Druckerfasser zum Erfassen des Differenzdruckes zwischen den beiden Flüs­ sigkeitssäulen angeordnet ist, und
wobei der Druckerfasser Mittel zur Erzeugung eines Signals aufweist, welches außerhalb des Hochspannungsgerätes (1) zu­ gänglich ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Erzeugen eines Signals eine außerhalb des elektrischen Hochspannungsgerätes (1) zugängliche elektrische oder opti­ sche Schnittstelle aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel zum Erzeugen eines Signals als optische Signaleinrich­ tung ausgebildet sind, die von außerhalb des Hochspannungsge­ rätes (1) ablesbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Druckerfasser als Membran oder Faltenbalg (15) ausgebil­ det ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Membran als flexible Blase ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das obere Ende des Schlauches (11) oder des Rohres er­ weitert ausgeführt ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schlauch (11) oder das Rohr im Inneren des Hoch­ spannungsgerätes (1) verläuft.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schlauch (11) oder das Rohr wendelartig verläuft.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das obere Ende des Schlauches (11) oder des Rohres nach oben hin geöffnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, welche zur Über­ wachung des Flüssigkeitsstandes innerhalb des Hochspannungs­ gerätes (1) dient.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das obere Ende des Schlauches (11) schirmartig aufge­ weitet ist und nach unten hin gerichtet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, welche zur Er­ fassung einer Gasbildung dient.