DE19819472A1

DE19819472A1 - Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung

Info

Publication number: DE19819472A1
Application number: DE19819472A
Authority: DE
Inventors: Takashi Sesekura; Yuji Hase; Satoru Inoue; Takashi Hirai; Takashi Shindoi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: JP3846519B2; US5949343A; JPH11150856A; DE19819472B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung, die ein Medium, wie z. B. ein Isolieröl, darin eingeschlossen enthält.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer konventionel len Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektri sche Einrichtung, wie sie z. B. in der JP-B-6111054 beschrieben wurde. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Transformator, das Bezugszeichen 2 eine mit Öl gefüllte Umhül lung, die z. B. Öl als Isolationsmedium für den Transformator 1 darin eingefüllt enthält, Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Ablaß rohr für Druck, der eine Druckablaßplatte 4 zerbricht, um das Öl nach außen zu entfernen, um das Innere der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 wieder mit dem richtigen Druck zu beaufschlagen, wenn in der Umhüllung 2 eine plötzliche Druckänderung auftritt, Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Druckdetektor, der an die mit Öl gefüllte Umhüllung 2 montiert ist, um eine Änderung im Druck des Isoliermediums zu bestimmen, Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Speicher, in dem Druckänderungen bei vorausgegangenen Störungen gespeichert sind, Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Verarbeitungseinheit, die Druck- und Zeitcharakteristika von nun an auf der Basis eines durch den Druckdetektor 5 gegebenen Druckwertes und die durch den Speicher 6 gegebene bisherige In formation findet, Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Determina tionsprozessor, der die Gegenwart in Abwesenheit von Störungen auf der Basis der von der Verarbeitungseinheit 7 gegebenen Be rechnungsergebnisse feststellt, und Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Relaisschaltung, die abhängig von den vom Determinations prozessor 8 gegebenen Berechnungsergebnissen arbeitet. Obgleich ein Teil des Druckablaßrohres 3, das in Bezug auf die Druckab laßplatte 4 auf der Seite der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 an gebracht ist, mit Öl gefüllt ist, ist der verbleibende Teil des Druckablaßrohres 3 auf der anderen Seite zur Atmosphäre hin offen.

Es wird nun den Betrieb der konventionellen Vorrichtung er klärt. Wenn in einer mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung, wie z. B. einem Transformator, ein innerer Kurzschluß aufgetre ten ist, erzeugt der kurzgeschlossene Teil Hitze, wodurch das als Isolationsmedium eingeschlossene Öl zersetzt wird. Wenn ein Teil des Öls verdampft, könnte der hydraulische Druck in der mit Öl gefüllten Umhüllung ansteigen, und die mit Öl gefüllte Umhüllung 2 zerbrechen, wodurch durch ausgetretenes Öl Feuer entstehen kann. Um mit diesem Problem fertigzuwerden, wird der Anstieg im hydraulischen Druck bestimmt, und wenn der hydrauli sche Druck hoch wird, wird die Druckablaßplatte 4 absichtlich zerschlagen, um Öl durch das Druckablaßrohr 3 nach außen ent weichen zu lassen, wodurch das Innere der mit Öl gefüllten Um hüllung 2 entspannt wird.

Es wird nun der Entspannungsvorgang beschrieben. Zuerst wird der Druck in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 mittels des Druckdetektors 5 bestimmt. Nur Druckwerte unter den bestimmten Druckwerten, die oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes lie gen, werden in die Verarbeitungseinheit 7 eingegeben. Dies des halb, weil geringe Änderungen im Druck, die bei einem normalen Betrieb entstehen, nicht als Daten für die Determination ver wendet werden. Als nächstes findet die Verarbeitungseinheit 7 Veränderungen in den Druck- und Zeitcharakteristika auf der Ba sis der eingegebenen Druckwerte und der Veränderungen im Druck vorausgegangener Störungen, die im Speicher 6 gespeichert sind, von nun an auf, und findet eine Zeit, die erforderlich ist, um einen zulässigen Druckwert zu erreichen, bei dem noch kein Bruch der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 stattfindet, oder einen Druckwert, der in einem bestimmten Zeitraum erreicht wird. Der Determinationsprozessor 8 vergleicht die Berechnungsergebnisse der Verarbeitungseinheit 7 mit anfänglichen Werten, die der Zeit entsprechen, die erforderlich ist, um den zulässigen Druckwert zu erreichen, bei dem noch kein Bruch der mit Öl ge füllten Umhüllung 2 auftritt, oder den Druckwert, der in einer solchen bestimmten Zeitspanne erreicht wird. Wenn die gefundene Zeit oder der Druckwert mit den anfänglichen Werten überein stimmt, heißt dies, daß eine Störung aufgetreten ist, und die Relaisschaltung 9 wird aktiviert, um die Druckentspannung durch zuführen.

Da die konventionelle Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung wie vorstehend angegeben kon struiert ist, wird die Druckentspannung durchgeführt, wenn ein festgestellter Druckwert oberhalb eines bestimmten Druckwertes liegt (z. B. einem absoluten Druck von 2 kg/cm²), und wenn der festgestellte Druckwert den bestimmten Druckwert in einer kur zen Zeitspanne (z. B. 1 kg/cm²/sec) erreicht hat. Obgleich es für die konventionelle Vorrichtung zutrifft, daß sie in Wirkung tritt, wenn ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, besitzt die konventionelle Vorrichtung den Nachteil, daß die Druckentspan nung oft auch dann durchgeführt wird, wenn ein Faktor für den inneren Kurzschluß irrelevant ist, z. B. bei einem äußeren Kurz schluß, wodurch die Druckentspannungsplatte 4 dann nicht ord nungsgemäß bricht. Wenn die Druckentspannungsplatte nicht ord nungsgemäß gebrochen wird, ist für die Wiederherstellung der gebrochenen Druckentspannungsplatte ein großer und teurer Auf wand erforderlich, und es ist notwendig, die Ursache der fal schen Druckentspannung herauszufinden.

Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist es, diese Pro bleme zu lösen, und eine Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung bereitzustellen, mit der die Bestimmung eines inneren Kurzschlusses in einer mit Öl ge füllten elektrischen Einrichtung sicher durchgeführt werden kann.

Nach einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt wird eine Überwa chungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrich tung bereitgestellt, die einen Druckdetektor zur Bestimmung einer Druckänderung eines in der mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung zu ihrer Isolierung eingeschlossenen Isolierme diums, einen Schwingungsdetektors zur Bestimmung von Schwingun gen der mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung, und einen Determinationsprozessor, um auf der Basis der durch den Druck detektor und den Schwingungsdetektor bestimmten Signalinfor mation zu bestimmen, ob ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist oder nicht, umfaßt.

Gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt umfaßt die Über wachungsvorrichtung außerdem eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung der Determination durch den Determinationsprozessor an ein Host-Kontrollsystem.

Nach einem dritten erfindungsgemäßen Aspekt wird eine Überwa chungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrich tung bereitgestellt, die eine Vielzahl von Druckdetektoren zur Bestimmung einer Druckänderung eines in einer mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung zu deren Isolierung eingeschlossenen Isoliermediums, einen Schwingungsdetektor zur Bestimmung von Schwingungen der mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung, einen Determinationsprozessor, um auf der Basis der durch die Druckdetektoren und den Schwingungsdetektor bestimmten Si gnalinformation zu bestimmen, ob ein Kurzschluß aufgetreten ist oder nicht, und einen Positions-Schätzprozessor zum Abschätzen einer möglichen Position des Auftretens eines inneren Kurz schlusses auf der Basis einer durch die Druckdetektoren bestimm ten Signalinformation, wenn der Determinationsprozessor fest stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, umfaßt.

Gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Aspekt bestimmt, wenn ein durch Differenzieren eines durch den Druckdetektor bestimmten Druckwertes gefundener Wert nicht geringer ist als ein bestimm ter Druck-Schwellenwert, und wenn ein durch Differenzieren eines durch den Schwingungsdetektor bestimmten Beschleunigungs wertes gefundener Wert nicht höher ist als ein vorgegebener Be schleunigungs-Schwellenwert, der Determinationsprozessor dann, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist.

Gemäß einem fünften erfindungsgemäßen Aspekt ist der Druckde tektor ein Drucksensor vom Absolutdruck-Typ.

Gemäß einem sechsten erfindungsgemäßen Aspekt ist der Schwin gungsdetektor ein Detektor ausgewählt aus einem Beschleuni gungssensor, einem Schwingungssensor, einem Stoßsensor, einem Geschwindigkeitssensor und einem Verdrängungssensor.

Gemäß einem siebten erfindungsgemäßen Aspekt weist die Über wachungsvorrichtung außerdem einen Speicher zur Speicherung von Signalinformation aus dem Druckdetektor und dem Schwingungsde tektor auf.

Gemäß einem achten erfindungsgemäßen Aspekt umfaßt die Über wachungsvorrichtung außerdem eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung der Bestimmung (Determination) durch den Determina tionsprozessor und der wahrscheinlichen Position des Auftretens eines inneren Kurzschlusses, abgeschätzt durch den Positions- Schätzprozessor, an ein Host-Kontrollsystem.

Gemäß einem neunten erfindungsgemäßen Aspekt wird, wenn der De terminationsprozessor bestimmt, daß ein innerer Kurzschluß auf getreten ist, die mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung außer Betrieb gesetzt.

Gemäß einem zehnten erfindungsgemäßen Aspekt weist die Überwa chungsvorrichtung eine Druckreduziereinrichtung auf, um Druck in der mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung nach außen ab zulassen, wenn der Determinationsprozessor bestimmt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist.

Gemäß dem ersten Aspekt wird der Vorteil bereitgestellt, daß die Bestimmung des Auftretens eines inneren Kurzschlusses sichergestellt wird.

Gemäß dem zweiten Aspekt wird der Vorteil bereitgestellt, daß die Betriebsbedingungen der mit Öl gefüllten elektrischen Ein richtung unter eine entfernt gelegene Überwachung gestellt wer den können, und daß bereits vorhandene Daten in einem Massen speicher zur Analyse gesammelt werden können.

Gemäß dem dritten Aspekt wird der Vorteil bereitgestellt, daß die Bestimmung des Auftretens des inneren Kurzschlusses sicher gestellt wird, und daß die mögliche Position des Auftretens des inneren Kurzschlusses spezifiziert werden kann, um eine Repara tur der mit Öl gefüllten elektrischen Einrichtung zu erleich tern.

Gemäß dem vierten Aspekt wird der Vorteil bereitgestellt, daß es möglich ist, die Bestimmung des Auftretens des inneren Kurz schlusses sicherzustellen.

Gemäß dem fünften Aspekt kann der Vorteil bereitgestellt wer den, daß die Bestimmung des Auftretens eines inneren Kurz schlusses sichergestellt wird.

Gemäß dem sechsten Aspekt kann der Vorteil erreicht werden, daß die Bestimmung des Auftretens eines inneren Kurzschlusses sichergestellt werden kann.

Gemäß dem siebten Aspekt kann der Vorteil erzielt werden, daß ein hoher Bestimmungsgrad durchgeführt werden kann.

Gemäß dem achten Aspekt kann der Vorteil erzielt werden, daß die mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung unter eine entfernt davon gelegene Überwachung gestellt werden kann, und daß ein hoher Bestimmungsgrad durchgeführt werden kann.

Gemäß dem neunten Aspekt kann der Vorteil erreicht werden, daß die mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung vor Schaden bewahrt werden kann, wenn ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist.

Gemäß dem zehnten Aspekt kann der Vorteil erzielt werden, daß ein Behälter, in dem das Öl eingeschlossen ist, davor bewahrt werden kann, zu zerbrechen, ohne den Druck in einer mit Öl ge füllten Umhüllung zu erhöhen.

Eine vollständigere Beurteilung der Erfindung und viele damit zu erzielenden Vorteile werden besser verständlich unter Bezug nahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbin dung mit den anliegenden Zeichnungen, worin bedeuten:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die die Überwa chungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrich tung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;

Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Determina tionsprozessors in der Überwachungsvorrichtung gemäß der Über wachungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Veränderungen im Druck bei einem inneren Kurzschluß zeigt;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das Veränderungen im Druck und Verän derungen in der Beschleunigung bei einem externen Kurzschluß zeigt;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, daß die Überwa chungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrich tung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer Überwachungs vorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung gemäß einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform; und

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer konventionellen Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung.

Ausführungsform 1

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Überwachungs vorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Transformator, Be zugszeichen 2 eine mit Öl gefüllte Umhüllung, die z. B. Öl als Isoliermedium für den Transformator 1 enthält, Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Ablaßrohr für Druck, der eine Druckentspannungs platte 4 zerbricht, um Öl nach außen zu entfernen, um das in nere der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 zu entspannen, wenn eine plötzliche Veränderung in Druck in der mit Öl gefüllten Umhül lung 2 auftritt, Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Druckdetek tor, der in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 vorgesehen ist, um Druckveränderungen des Isoliermediums zu bestimmen, Bezugszei chen 10 bezeichnet einen Schwingungsdetektor zur Bestimmung von Schwingungen der mit Öl gefüllten Umhüllung 2, Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Speicher, der Signale vom Druckdetektor 5 und Schwingungsdetektor 10 empfängt, und Daten speichert, wie z. B. Signalwellenformen, Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Determina tionsprozessor, um, auf der Basis der vom Druckdetektor 5 und Schwingungsdetektor 10 oder einem im Speicher 6 gespeicherten Signal zu bestimmen, ob ein innerer Kurzschluß oder ein exter ner Kurzschluß aufgetreten sind. Obwohl ein Teil des Druckab laßrohres 3, der in Bezug auf die Druckentspannungsplatte 4 sich auf der Seite der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 befindet, mit dem Öl gefüllt ist, ist der verbleibende Teil des Druckab laßrohres auf der anderen Seite zur Atmosphäre hin offen.

Der Druckdetektor 5 kann so ausgebildet sein, um den hydrauli schen Druck als absoluten Druck oder Überdruck zu messen. Es ist jedoch nicht empfehlenswert, daß der Druckdetektor so aus gebildet ist, daß er den hydraulischen Druck als Überdruck mißt. Dies deshalb, weil, wenn eine Erhöhung des Druckes in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 den Bestimmungsteil des Druckde tektors 5 beschädigt, die mit Öl gefüllte Umhüllung 2 absicht lich geöffnet wird, um Öl aus der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 nach außen zu entfernen. Unter Berücksichtigung dieses Punktes ist es bevorzugt, erfindungsgemäß einen Drucksensor vom Abso lutdruck-Typ zu verwenden.

Als Schwingungsdetektor 10 ist eine Vorrichtung geeignet, die die Messung in einem relativ hohen Frequenzband im Bereich von nicht weniger als 100 Hz durchführen kann, weil die Schwingung, die um ein ganzzahliges Vielfaches größer als 50 Hz oder 60 Hz ist, bei einem inneren Kurzschluß und einem äußeren Kurzschluß auftritt. Eine Vorrichtung, die eine Messung bei einem hohen Frequenzband mit ca. 20 kHz durchführen kann, kann ebenfalls ohne Störung verwendet werden. Obwohl ein Beschleunigungssensor zur Messung der Schwingungsbeschleunigung, ein Schwingungssen sor und ein Stoßsensor normalerweise als Schwingungsdetektor 10 verwendet werden können, können auch ein Verdrängungssensor zur Messung der Schwingungsverdrängung, ein Geschwindigkeitssensor zur Messung der Schwingungsgeschwindigkeit usw. verwendet wer den.

Es wird nun der Betrieb der Überwachungsvorrichtung erläutert. Zunächst wird eine Veränderung im hydraulischen Druck in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 durch den Druckdetektor 5 be stimmt, und die Schwingung der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 wird mit dem Schwingungsdetektor 10 bestimmt. Der Druckdetektor 5 und der Schwingungsdetektor 10 führen die Messung immer durch. Gemessene Daten werden nicht nur im Speicher 6 gespei chert, sondern jeweils nach einer bestimmten Zeitspanne (z. B. 1 Minute) an den Determinationsprozessor 8 übertragen.

Der Determinationsprozessor 8 bestimmt, auf der Basis der durch den Druckdetektor 5 und den Schwingungsdetektor 10 bestimmten Daten, ob ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist oder nicht. Der Bestimmungsprozessor kann die durch den Druckdetektor 5 und den Schwingungsdetektor 10 bestimmten Daten direkt verwenden, die im Speicher 6 gespeichert worden sind. Der Speicher 6 und der Determinationsprozessor 8 können Daten immer, oder wenn be nötigt, austauschen.

Als nächstes wird der Betrieb des Determinationsprozessors 8 erläutert. Fig. 2 zeigt ein Betriebsablaufschema des Betriebes des Determinationsprozessors in der Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Zunächst wird bestimmt, ob ein durch den Druckdetektor 5 bestimmter Druckwert P geringer ist als ein bestimmter Druck-Schwellenwert P₀ oder nicht (Stufe 1). Der Druck-Schwellenwert P₀ wird bei einem hohen Druckwert angesetzt, von dem angenommen wird, daß er eindeutig das Auf treten eines inneren Kurzschlusses anzeigt, z. B. bei einem Wert von 3 kgf/cm² Absolutdruck. Wenn der bestimmte Druck nicht ge ringer ist als der Druck-Schwellenwert P₀, wird festgesetzt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist (Stufe 2). Wenn der bestimmte Druckwert P geringer als der Druck-Schwellenwert P₀, wird der bestimmte Druckwert P differenziert (Stufe 3), und es wird bestimmt, ob der differenzierte Wert nicht geringer ist als ein bestimmter Differentialdruck-Schwellenwert Pd₀ oder nicht (Stufe 4). Diese Bestimmung stellt fest, ob sich der Druck in einem kurzen Zeitraum abrupt verändert hat oder nicht. Wenn der differenzierte Druckwert nicht geringer als der Diffe rentialdruck-Schwellenwert Pd₀ ist, wird festgesetzt, daß sich der Druck in einem solchen kurzen Zeitraum plötzlich verändert hat, und dann setzt sich das Verfahren mit Stufe 5 fort. Wenn der differenzierte Wert geringer als der Differentialdruck- Schwellenwert Pd₀ ist, endet die Bestimmung, weil keine plötz liche Veränderung im Druck festgestellt wurde, und es wird das bis jetzt beschriebene Verfahren wiederholt.

Auf der anderen Seite wird die durch den Schwingungsdetektor 10 bestimmte Beschleunigung A differenziert (Stufe 6). Es wird be stimmt, ob der differenzierte Beschleunigungswert größer ist als ein bestimmter differenzierter Beschleunigungs-Schwellen wert ad₀ oder nicht (Stufe 5). Diese Bestimmung stellt fest, ob sich die Beschleunigung während eines kurzen Zeitraums plötz lich verändert hat oder nicht. Wenn der differenzierte Be schleunigungswert größer ist als der differenzierte Beschleuni gungs-Schwellenwert Pd₀, wird festgestellt, daß die Beschleuni gung sich in einem solchen kurzen Zeitraum plötzlich geändert hat, was das Auftreten eines äußeren Kurzschlusses anzeigt (Stufe 7). Wenn der differenzierte Beschleunigungswert nicht größer ist als der differenzierte Beschleunigungs-Schwellenwert ad₀, wird festgestellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, weil die Beschleunigung sich in einem solchen kurzen Zeit raum nicht plötzlich geändert hat (Stufe 2).

Das Verfahren des Determinationsprozessors 8 wird wie folgt zu sammengefaßt: Es wird festgestellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, wenn der durch den Druckdetektor 5 bestimmte Druckwert nicht geringer ist als ein bestimmter Wert, oder die durch den Schwingungsdetektor 10 bestimmte Beschleunigung sich in dem kurzen Zeitraum nicht verändert hat, obwohl der be stimmte Druckwert sich in dem kurzen Zeitraum in einem Fall, indem der bestimmte Druckwert geringer ist als ein bestimmter Wert, plötzlich verändert hat. Andererseits wird festgestellt, daß ein externer Kurzschluß aufgetreten ist, wenn der bestimmte Druckwert geringer ist als der bestimmte Wert, und die be stimmte Beschleunigung sich in dem kurzen Zeitraum plötzlich verändert haben. Wenn der Determinationsprozessor 8 feststellt, daß der innere Kurzschluß aufgetreten ist, wird die Druckablaß platte 4 zerbrochen, um das Öl aus dem Druckablaßrohr 3, wie in der konventionellen Vorrichtung, absichtlich nach außen zu ent fernen.

Wenn festgestellt wird, daß der innere Kurzschluß aufgetreten ist, oder der externe Kurzschluß aufgetreten ist, können die Signale vor und nach der Bestimmung im Speicher 6 festgehalten werden.

Zum Vergleich wird nun eine Erklärung der Wellenform der Verän derungen im Druck bei einem inneren Kurzschluß und der Wellen form der Veränderungen im Druck und der Veränderungen in der Beschleunigung bei einem externen Kurzschluß gegeben. In Fig. 3 ist das Diagramm der Analysendaten dargestellt, die erhalten wurden, indem man den Druckdetektor 5 an vier Stellen in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 vorgesehen hat, und die Verände rungen im Druck beim Auftreten eines inneren Kurzschlusses simu liert hat. Wenn der innere Kurzschluß aufgetreten ist, erzeugt der kurzgeschlossene Teil Hitze, wodurch das in der Umhüllung eingeschlossene Öl zersetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt verdampft ein Teil des Öls, wodurch der hydraulische Druck in der mit Öl gefüllten Einrichtung monoton ansteigt. Obwohl die Gegenwart einer Pulsation bei den Veränderungen im Druck in Fig. 3 in nerhalb und nach 30 msec aufgrund von nicht wirklich gemessenen Analysendaten dargestellt wird, wird normalerweise angenommen, daß der hydraulische Druck im eingeschlossenen Raum tatsächlich nicht abnimmt. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist es ersichtlich, daß die Druckwerte bei einem inneren Kurzschluß während eines kurzen Zeitraums sich abrupt erhöhen. Obwohl die durch den Schwingungsdetektor 10 erhaltenen Schwingungsdaten hier nicht dargestellt sind, wurde während eines kurzen Zeitraums im Ver gleich zu den nachfolgend angegebenen Schwingungsdaten bei einem externen Kurzschluß keine plötzliche Veränderung festge stellt.

In Fig. 4(a) wird ein Diagramm von tatsächlich gemessenen Da ten dargestellt, die erhalten wurden, indem man die Veränderun gen im Druck bei Auftreten eines externen Kurzschlusses (Überspannung) experimentell simulierte. In Fig. 4(b) wird ein Diagramm der tatsächlich gemessenen Daten dargestellt, die er halten wurden, indem man Veränderungen in der Beschleunigung beim Auftreten eines externen Kurzschlusses experimentell simu lierte. Wenn ein Stoßstrom aufgrund des externen Kurzschlusses (Überspannung) in den Transformator 1 fließt, wird die Spule durch die daran angelegte elektromagnetische Kraft in Schwin gung versetzt, das Öl in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 durch die in Schwingung versetzte Spule ebenfalls in Schwingung ge setzt, und die durch den Druckdetektor 5 bestimmten hydrauli schen Druckwerte und die durch den Schwingungsdetektor 10 erhaltenen Schwingungsdaten pulsieren, einschließlich entspre chender Anstiege in der Versetzung. In Fig. 4(a) wird gezeigt, daß die Druckwerte nicht so hoch sind, obwohl der externe Kurz schluß plötzliche Veränderungen im Druck während eines kurzen Zeitraums verursacht, wie dies der Fall bei einem in Fig. 3 dargestellten inneren Kurzschluß ist. Aus Fig. 4(b) ist es er sichtlich, daß die durch den Schwingungsdetektor 10 erhaltenen Daten sogar innerhalb eines Zeitraums von 10 msec, einem extrem kurzen Zeitraum, eine positive und negative Beschleunigung ein schließen.

Obwohl eine Erläuterung des Betriebes des Determinationsprozes sors 8 in der ersten Ausführungsform im Hinblick auf einen Fall dargestellt wurde, bei dem ein einziger Druckdetektor 5 und ein einziger Schwingungsdetektor vorgesehen sind, können mehrere Druckdetektoren 5 und mehrere Schwingungsdetektoren 10 vorgese hen werden. Bei der Bestimmung unter Verwendung mehrerer Druck detektoren und mehrerer Schwingungsdetektoren kann der Maximal wert unter den mehreren Daten, oder der maximale differenzierte Wert als Basis für die Bestimmung ausgewählt werden. Die Be stimmung kann mit der Vielzahl von Daten kombiniert oder multi pliziert durchgeführt werden.

Obwohl der Hauptzweck der erfindungsgemäßen Überwachungsvor richtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung der ist, einen inneren Kurzschluß zu bestimmen, kann ein zusätzli cher Schwingungsdetektor 10 bereitgestellt werden, der die Schwingung in einem relativ niedrigen Frequenzband messen kann, um Schwingungsdaten, wie z. B. ein leichtes Erdbeben oder ein Erdbeben, zu sammeln, und solche Schwingungsdaten können im Speicher 6 gespeichert werden. Die Daten, die durch den Druck detektor 5 und den Schwingungsdetektor 10 bei einem externen Kurzschluß gemessen wurden, können im Speicher 6 gespeichert werden, obwohl die gemessenen Daten nicht mit dem Auftreten eines inneren Kurzschlusses in Beziehung stehen.

Wie erläutert, sind in der ersten Ausführungsform der Druckde tektor 5 zur Bestimmung einer Änderung im Druck des Isolierme diums, und der Schwingungsdetektor 10 zur Bestimmung von Schwingungen der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 vorgesehen, und der Determinationsprozessor 8, um auf der Basis der durch den Druckdetektor 5 und den Schwingungsdetektor 10 bestimmten Signalinformation die Gegenwart oder Abwesenheit eines inneren Kurzschlusses festzustellen. Damit kann der Vorteil erreicht werden, daß die Bestimmung des Auftretens eines inneren Kurz schlusses aussagekräftiger gemacht werden kann.

Ausführungsform 2

Die Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Überwachungs vorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In die ser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Positions- Schätzprozessor, der eine mögliche Position des Auftretens eines inneren Kurzschlusses abschätzt, wenn der Determinations prozessor 8 feststellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist.

Wenn an mehreren Stellen in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 Druckdetektoren 5 vorgesehen sind, wird angenommen, daß der Druckdetektor 5, der am nächsten zu der Position des Auftretens eines inneren Kurzschlusses liegt, den höchsten Druckwert an zeigt, wie in Fig. 3 dargestellt. Aus diesem Grund werden Druckdetektoren 5 an mehreren Stellen, wie in Fig. 5 darge stellt, vorgesehen. Wenn der Determinationsprozessor 8 fest stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, schätzt der Positions-Schätzprozessor 11, das die mögliche Position des Auftretens des inneren Kurzschlusses die Stelle ist, die dem Druckdetektor 5 unter den mehreren Druckdetektoren 5 am nächsten liegt, der einen plötzlichen Anstieg im hydraulischen Druck zuerst angezeigt hat, oder der zuerst einen Druckwert oberhalb einem bestimmten Wert, z. B. dem Absolutdruck von 2 kg/cm², zuerst bestimmt hat. Diese Position des Auftretens des inneren Kurzschlusses kann in einem bestimmten Ausmaß spezifi ziert werden, was eine Reparatur des Transformators 1 erleich tert.

Obwohl der Determinationsprozessor 8 und der Positions-Schätz prozessor 11 in dieser Ausführungsform als verschiedene Verar beitungseinheiten dargestellt sind, können der Determinations prozessor und der Positions-Schätzprozessor als eine einzige Verarbeitungseinheit ausgestaltet sein.

Ausführungsform 3

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm der Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung gemäß einer drit ten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In dieser Figur bezeich net das Bezugszeichen 12 eine Übertragungseinrichtung, die die durch den Determinationsprozessor 8 durchgeführte Bestimmung, die Position des möglichen Auftretens eines inneren Kurz schlusses, die durch den Positions-Schätzprozessor 11 einge schätzt wurde, und die im Speicher 6 gespeicherten Signalwel lenformen auf ein Host-Kontrollsystem 13 überträgt.

Spezifische Beispiele der Übertragungseinrichtung 12 mit einer Zweiwege-Telekommunikationsfunktion umfassen ein verdrahtetes Übertragungskabel, wie z. B. ein Feldkabel gemäß quasi-interna tionalem Standard, und Radiokommunikation. Beispiele für das Host-Kontrollsystem 13 umfassen einen Überwachungsraum zur gleichzeitigen Überwachung einer Vielzahl von Transformatoren, und eine Überwachungsstation, die eine zentrale Überwachung an einem entfernten Ort durchführt.

Das Host-Kontrollsystem 13 umfaßt ein Speichermedium mit hoher Kapazität, das die Kapazität des Speichers 6 beträchtlich über steigt. Das Host-Kontrollsystem kann einen höheren Grad an Reckenoperationen als der Determinationsprozessor 8 oder der Positions-Schätzprozessor 11 durchführen.

Durch ständiges Sammeln der durch den Druckdetektor 5 und den Schwingungsdetektor 10 gemessenen Werte im Host-Kontrollsystem 13 kann ein Hinweis auf das Auftreten eines inneren Kurz schlusses auf der Basis der Daten des hydraulischen Druckes und der Schwingungsdaten, die bisher gespeichert wurden, analysiert werden.

Wenn z. B. einer der Druckdetektoren 5 aufgrund einer Ver schlechterung oder eines Fehlers ein abnormales Signal be stimmt, kann das Host-Kontrollsystem 13 dem Determinationspro zessor 8 oder dem Positions-Schätzprozessor 11 befehlen, eine Überwachung auf der Basis der Daten, mit der Ausnahme der durch den Druckdetektor 5, von dem angenommen wird, daß er nicht funktionsfähig ist, bestimmten Daten, durchzuführen. Die Zwei wege-Telekommunikation ermöglicht es dem Host-Kontrollsystem 13, Kommandos an den Determinationsprozessor 8 oder an den Po sitions-Schätzprozessor 11 zu übertragen.

Ausführungsform 4

Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Druckentspannungs platte 4 absichtlich zerbrochen, um das Öl über das Druckablaß rohr 3 zu entfernen, um den Druck in der mit Öl gefüllten Um hüllung 2 zu verringern, wenn festgestellt wird, daß ein inne rer Kurzschluß aufgetreten ist. Gemäß einer vierten erfindungs gemäßen Ausführungsform überträgt, wenn der Determinationspro zessor 8 feststellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, der Determinationsprozessor 8 ein Signal, um einen Unter brecher zu öffnen, der den Transformator und ein Stromversor gungssystem verbindet, wodurch der Betrieb des Transformators 1 eingestellt wird. Durch diese Anordnung können das Druckablaß rohr 3 und die Druckentspannungsplatte 4 weggelassen werden, und der Betrieb des Transformators 1 als solcher kann beendet werden, wodurch verhindert wird, daß der Transformator 1 auf grund eines Überdruckes beschädigt wird.

Ausführungsform 5

Gemäß dieser Ausführungsform besitzt das Druckablaßrohr 3 eine Vorderkante, die mit einer Druckreduziereinrichtung 20, wie in Fig. 7 dargestellt, versehen ist. Die Druckreduziereinrichtung umfaßt ein Magnetventil, das normalerweise verwendet wird, und eine Druckreduzierkammer, die mit einem Gas, wie z. B. Stick stoff gefüllt ist. Wenn der Determinationsprozessor 8 fest stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, kann das Magnetventil geöffnet werden, um Öl aus der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 abzulassen, wodurch der hydraulische Druck durch die mit Gas, wie z. B. Stickstoff, gefüllte Druckreduzierkammer reduziert wird. Auf diese Weise kann ein Anstieg im hydrauli schen Druck in der mit Öl gefüllten Umhüllung 2 minimiert wer den, um einen Behälter, in dem das Öl eingeschlossen ist, gegen Bruch zu schützen.

Flüssigkeit ist in dieser Hinsicht von Gas verschieden, weil sogar eine geringe Volumenexpansion, z. B. eine Expansion um 1% des Volumens, eine Verringerung des Druckes um mehr als 10 kg/cm² verursachen kann. Wenn die druckreduzierende Kammer ein Volumen besitzt, das mindestens 1% des Volumens der mit Öl ge füllten Umhüllung 2 umfaßt, kann die Druckreduzierkammer auf befriedigende Weise funktionieren.

Es liegt auf der Hand, daß zahlreiche Modifikationen und Varia tionen der vorliegenden Erfindung im Licht der vorstehend ange gebenen Beschreibung möglich sind. Es ist deshalb verständlich, daß innerhalb des Rahmens der anliegenden Ansprüche die Erfin dung auch auf andere Weise als hier spezifisch beschrieben, durchgeführt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Transformator

2

mit Öl gefüllte Umhüllung

3

Druckablaßrohr

4

Druckentspannungsplatte

5

Druckdetektor

6

Speicher

7

Verarbeitungseinheit

8

Determinationsprozessor

9

Relaisschaltung

10

Schwingungsdetektor

11

Positions-Schätzprozessor

12

Übertragungseinrichtung

13

Host-Kontrollsystem

20

Druckreduziereinrichtung

Claims

1. Überwachungsvorrichtung für eine mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung, die aufweist:
einen Druckdetektor (5) zur Bestimmung einer Druck veränderung eines Isoliermediums, das in einer mit Öl ge füllten elektrischen Einrichtung zu ihrer Isolierung ein geschlossen ist;
einen Schwingungsdetektor (10) zur Bestimmung von Schwingungen der mit Öl gefüllten elektrischen Einrich tung;
einen Determinationsprozessor (8), um auf der Basis einer durch den Druckdetektor und den Schwingungsdetektor bestimmten Signalinformation zu bestimmen, ob ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist oder nicht.

2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß sie außerdem eine Übertragungseinrichtung (12) zur Übertragung der Bestimmung durch den Determi nationsprozessor (8) an ein Host-Kontrollsystem (13) auf weist.

3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdetektor (8) eine Vielzahl von Druckdetektoren (5) umfaßt, und sie einen Positions- Schätzprozessor (11) zum Einschätzen einer möglichen Posi tion des Auftretens eines inneren Kurzschlusses auf der Ba sis der durch die Druckdetektoren (5) bestimmten Signalin formation, wenn der Determinationsprozessor (8) fest stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, auf weist.

4. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn durch Differenzieren eines durch den Druckdetektor (5) bestimmten Druckwertes ein Druckwert gefunden wird, der nicht geringer ist als ein bestimmter Schwellenwert für den Druck, und wenn durch Differenzieren eines durch den Schwingungsdetektor (10) bestimmten Beschleunigungswertes ein Wert gefunden wird, der nicht höher ist als ein bestimmter Schwellenwert für die Beschleunigung, der Determinationsprozessor (8) fest stellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist.

5. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdetektor (5) ein Drucksensor vom Absolutdruck-Typ ist.

6. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdetektor (10) ein Detektor ist ausgewählt aus einem Beschleunigungssen sor, einem Schwingungssensor, einem Stoßsensor, einem Ge schwindigkeitssensor und einem Verdrängungssensor.

7. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen Speicher (6) zum Speichern von Signalinformation aus dem Druckde tektor (5) und dem Schwingungsdetektor (10) aufweist.

8. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Übertra gungseinrichtung (12) zur Übertragung der Bestimmung durch den Determinationsprozessor (8) und der durch den Posi tions-Schätzprozessor (11) eingeschätzten möglichen Posi tion des Auftretens des inneren Kurzschlusses an ein Host- Kontrollsystem (13) aufweist.

9. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Determinationspro zessor (8) feststellt, daß ein innerer Kurzschluß aufge treten ist, die mit Öl gefüllte elektrische Einrichtung abgeschaltet wird.

10. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß, um Druck aus der mit Öl ge füllten elektrischen Einrichtung nach außen abzulassen, wenn der Determinationsprozessor (8) feststellt, daß ein innerer Kurzschluß aufgetreten ist, eine Druckreduzierein richtung (20) vorgesehen ist.