DE19514514C2 - Überwachung einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Energieverteilung und kann bei der Überwachung des aktuellen Zustandes einer Be­ triebsgröße von metallgekapselten, gasisolierten Hochspan­ nungsschaltanlagen angewendet werden.

Schaltanlagen, die mit dem Isoliergas SF₆ isoliert sind, ha­ ben sich sowohl im Mittel- als auch im Hochspannungsbereich in den letzten 25 Jahren weltweit durchgesetzt. Im Spannungs­ bereich bis etwa 170 kV werden dabei überwiegend dreipolig gekapselte Anlagen verwendet, während im Spannungsbereich ab 200 bis 800 kV einpolig gekapselte Anlagen üblich sind. Die hochspannungstechnisch anspruchsvollsten Bausteine in metall­ gekapselten, SF₆-isolierten Schaltanlagen sind die Trenn­ schalter. Sie haben im Gegensatz zu Leistungsschaltern nur jeweils eine Unterbrechungsstelle. Neben den Beanspruchungen der Isolation gegen das geerdete Gehäuse und über der offenen Trennstrecke ist das Schalten von kapazitiven Ladeströmen der Anlage und von Steuerströmen der Leistungsschalterkondensato­ ren von besonderer Bedeutung. Die dabei auftretenden Zündun­ gen über der Trennstrecke führen zu einer Vielzahl von Aus­ gleichsvorgängen, die eine erhöhte Beanspruchung der Isola­ tion gegen Erde darstellen.

Beim Öffnen oder Schließen eines Stromkreises durch einen Trennschalter fließen nur vernachläßigbare Ströme, bei denen es sich um kapazitive Ströme der angeschlossenen Anlagenteile handelt. Die beim Unterbrechen oder Schließen dieser Strom­ kreise auftretenden Zündungen und die dadurch angeregten Aus­ gleichsvorgänge führen in der Schaltanlage zu Überspannungen. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Lichtbogen aus der Trennstrecke zum geerdeten Gehäuse hin ausbricht. Die beim Öffnen und Schließen eines Trennschalters auftretenden Licht­ bögen und insbesondere deren zeitlicher Ablauf sind vor allem von der Geometrie der Trennstrecke, dem Gasdruck und der Gas­ feuchte sowie der anstehenden Spannung abhängig (DE-Z "Siemens-Energietechnik", 1982, Heft 6, Seiten 266 bis 269). Ein charakteristisches Konstruktionsmerkmal von Trennschal­ tern, die im höheren Spannungsbereich eingesetzt werden, ist ein linear bewegbarer Kontaktstift, mit dem zwei einander axial gegenüberstehende Elektroden überbrückt werden (DE 28 31 134 C1, DE 35 26 516 C2).

Zur Überwachung des aktuellen Zustandes einer Betriebsgröße wie der Dichte des Isoliergases einer gekapselten, SF₆- gasisolierten Schaltanlage, die in der Regel wenigstens einen Leistungsschalter und einen dem Leistungsschalter zugeordne­ ten Trennschalter aufweist, ist es bereits bekannt, Druck- und Temperaturfühler einzusetzen, mit denen der Druck und die Temperatur des Isoliergases erfaßt werden. Die daraus abge­ leiteten Meßwerte werden mit den Werten einer Sollwertkurve verglichen, wobei das Ausgangssignal dieses Vergleiches als Schaltsignal, beispielsweise zur Erzeugung eines Warnsignals verwendet wird (DE 27 14 384 C3). - Es ist weiterhin bekannt, zur Erfassung der Zustandsgrößen des Isoliergases einer Hoch­ spannungsschaltanlage Drucksensoren, Temperatursensoren und Lichtsensoren zu verwenden, die an ein elektronisches Signal­ verarbeitungsgerät angeschlossen sind, welches mit einem Mi­ kroprozessor ausgestattet ist. Das Signalverarbeitungsgerät gibt ein Alarmsignal ab oder leitet eine Betriebsunterbre­ chung ein, wenn vorgegebene Grenzwerte über- oder unter­ schritten werden (DE 34 28 322 C2).

Zur Kontrolle der Betriebsfähigkeit der Kontaktstelle eines gekapselten Leistungsschalters ist es im übrigen an sich be­ kannt, die zur Reibbewegung des bewegbaren Kontaktstückes ge­ genüber dem feststehenden Kontaktstück notwendige Kraft sowie die Lage dieses Kontaktstückes zu erfassen. Die Absolutwerte der aufgezeichneten Kräfte und ihr Verlauf gestatten dem Fachmann sichere Rückschlüsse auf den Zustand der Kontakt­ stelle (CH 643 085 A5).

Ausgehend von einem Verfahren zur Überwachung des aktuellen Zustandes einer Hochspannungsschaltanlage gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen der ak­ tuelle Zustand der Isolationsfestigkeit der Schaltanlage im Bereich der Schaltstrecke des Trennschalters auf einfache Weise überwacht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der zeitliche Ablauf der beim Ein- und/oder Ausschalten des Trennschalters auftretenden Entladungen erfaßt und mit einem im Neuzustand des Trennschalters erfaßten Wert ver­ glichen wird.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Überwachungsverfahren ermöglicht eine gezielte Diagnose des Schaltverhaltens eines Trennschalters, da die für einen Trennschalter charakteristi­ sche Größe des zeitlichen Verlaufes der Entladung, insbeson­ dere deren Dauer, exakt erfaßt und mit dem konstruktionsbe­ dingt optimalen Wert verglichen wird. Dabei besteht die Mög­ lichkeit, von den die Zeitdauer der Entladung bestimmenden Einflußgrößen "anstehende Spannung", "Gasdruck und Gasfeuch­ te" sowie "Geometrie" und "Zustand" der Trennstrecke die Parameter Gasdruck und Gas feuchte, Spannung und Geometrie auszufiltern, da diese Größen entweder unveränderbar (Geo­ metrie) oder auf andere Weise für die Schaltanlage als Ganzes (Spannung, Gaszustand) erfaßt werden. Mit der Erfassung des zeitlichen Ablaufes der Entladung kann also direkt auf den Zustand der Trennstrecke geschlossen werden, der durch Ab­ brand und Ablagerungen von Schaltstaub und Zersetzungspro­ dukten veränderbar ist. Diese Veränderungen können zu einer Verlängerung der normalerweise bei etwa 0,3 bis 1 s liegenden Entladungsdauer führen und damit die Gefahr eines Ausbruches des Lichtbogens zum geerdeten Gehäuse hin vergrößern.

Die Erfassung des zeitlichen Ablaufes der Entladung und der Vergleich mit dem Ursprungswert erfolgen mit üblichen Meßme­ thoden und elektronischen Mitteln, zu denen ein Mikroprozes­ sor gehört. Die Erfassung des zeitlichen Ablaufes der Entla­ dung kann beispielsweise durch eine Spannungsmessung erfol­ gen, es können aber auch optische oder akustische Sensoren verwendet werden, die ohne Schwierigkeiten im Bereich der Trennstrecke in der Wandung der metallischen Kapselung der Hochspannungsschaltanlage zu installieren sind.

Claims (3)

1. Verfahren zur Überwachung des aktuellen Zustandes einer Be­ triebsgröße einer metallgekapselten, gasisolierten Hochspan­ nungsschaltanlage, die einen Leistungsschalter und wenigstens einen dem Leistungsschalter zugeordneten Trennschalter mit linearer Schaltstückbewegung aufweist, bei dem der Sollwert der Betriebsgröße mit dem jeweiligen Istwert verglichen und bei unzulässiger Abweichung des Istwertes vom Sollwert eine Warnmeldung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des aktuellen Zustandes der Isolationsfestig­ keit der Schaltanlage im Bereich der Schaltstrecke des Trenn­ schalters der beim Ein- und/oder Ausschalten des Trennschal­ ters auftretende zeitliche Ablauf der Entladungen erfaßt und mit einem im Neuzustand des Trennschalters erfaßten Wert ver­ glichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Ablauf der Entladungen mittels einer Spannungsmessung erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Ablauf der Entladungen mittels eines optischen oder eines akustischen Sensors erfaßt wird.