DE202009005966U1

DE202009005966U1 - Adaptierbares Spannungsprüfgerät für Hochspannungsanlagen

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Publication number: DE202009005966U1
Application number: DE200920005966
Authority: DE
Original assignee: Kries Energietechnik & Co GmbH; Kries-Energietechnik & Cokg GmbH
Current assignee: Kries Energietechnik & Co GmbH; Kries-Energietechnik & Cokg GmbH
Priority date: 2009-04-18
Filing date: 2009-04-18
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2019-04-19

Abstract

Dreiphasiges, adaptierbares Spannungsanzeigegerät (4.1) zur Anbringung an kapazitiven Schnittstellen gemäß VDE 0682 Teil 415 bzw. IEC 61243-5 dadurch gekennzeichnet, dass es ohne Eingriff in das Koppelteil (3) auch nachträglich permanent an eine kapazitive Schnittstelle (8) angeschlossen werden kann und über eine einstellbare Sekundärkapazität C3 (11.1) verfügt, die bei bestehender Verbindung (18) und (19) unter anstehender Spannung vom Bediener justiert werden kann und die resultierenden Anzeigen (17.1) und (17.2) beobachtet werden können.

Description

Allgemeine Beschreibung/Stand der Technik
In Hochspannungsanlagen (1–380 kV) sind sogenannte kapazitive Spannungsanzeige- und Prüfsysteme (im Folgenden Spannungsanzeigesysteme genannt) bekannt und u. a. in der Norm VDE 0682 Teil 415 bzw. IEC 61243-5 näher beschrieben. Diese Spannungsanzeigesysteme koppeln zur Prüfung des Vorhandenseins der Spannung dieselbe mittels eines sog. kapazitiven Koppelteils (3) aus und führen es an eine sogenannte Schnittstelle (8).
An dieser Schnittstelle werden je nach Ausführung entweder steckbare Spannungsanzeiger (4) des Typs HR (high resistive), LRM (low resistive), Phasenvergleicher oder nachträglich aufsteckbare Systeme, wie in 20 2004 010 521.7 beschrieben, eingesteckt.
Die Isolationsanforderung an die fest in die Anlagen integrierten Komponenten eines Spannungsprüfsystems, dem sog. Koppelteil (3), beträgt bei hochohmigen Systemen (HR) mindestens 360 MOhm und bei niederohmigen (LR oder LRM) mindestens 20 MOhm.
Die Norm verlangt für die steckbaren Prüfgeräte (4) sowie das fest in die Schaltanlage integrierte Koppelteil (3) eine turnusmäßige Wiederholungsprüfung, um den Isolationswiderstand zu überwachen.
Von der Wiederholungsprüfung ausgenommen sind fest in die Anlage integrierte oder an die Anlage angebaute Spannungsanzeigegeräte, die permanent überwachen und anzeigen, ob ein vorbestimmter Mindeststrom aus dem Koppelteil vorhanden und damit die Isolation gegeben ist. Diese Mindeststromüberwachung ist u. a. in VDE 0682 Teil 415 A 5.28 beschrieben und wird sowohl in fest integrierten Spannungsprüfsystemen z. B. DE 43 23 731 sowie in nachträglich installierbaren Geräten gemäß 20 2004 010 521.7 eingesetzt.
Weiterhin beschreibt die Norm die Notwendigkeit eines Prüfverfahrens oder eines Prüfgerätes zur Funktions- oder Anzeigenprüfung der Spannungsanzeigegeräte (VDE 0682T415, A 4.9.14).
Aufgrund der unterschiedlichen Ausführungen der Koppelteile (3) in Bezug auf den kapazitiven Teiler (6, 6.1), bestehend aus C1 und C2, müssen Systeme, die nicht oder nicht mehr den in der Norm beschriebenen HR-Bedingungen oder LRM-Bedingungen genügen, bzgl. des Stromes der an der Schnittstelle (8) durch ein Anzeigegerät (4.1) zu fließen kommt, ausgemessen werden, um die Sekundärkapazität C3 (11.1) korrekt zu dimensionieren.
Aufgabenstellung
Um ein vorhandenes Koppelteil (3) für ein steckbares Prüfsystem in ein komplett wartungsfreies Spannungsprüfsystem überzuführen, müssen folgende Eigenschaften gegeben sein:

– Nachträgliche Installationsmöglichkeit des Spannungsanzeigesystems an einer vorhandenen HR- oder LRM-Schnittstelle (8), die ursprünglich z. B. für steckbare Anzeigegeräte vorgesehen war.
– Integrierte Wiederholungsprüfung, damit keine turnusmäßige Wiederholungsprüfung erforderlich ist
– Im Falle einer hochohmigen Schnittstelle (HR-System) Reduktion der Isolationsanforderung gegenüber dem hochohmigen System, d. h. dass bei vorliegender hochohmiger Schnittstelle, diese in ein niederohmiges System umgewandelt wird
– eingebaute Eigenprüffunktion, für die Funktionsprüfung.

Ein Gerät gemäß diesen Anforderungen ist bereits in 20 2004 010 521.7 beschrieben.
Die Überführung vorhandener HR-Systeme in niederohmige Systeme ermöglicht diese auch dann einzusetzen, wenn die Isolationsanforderungen für das hochohmige System nicht oder durch Alterung nicht mehr erfüllt sind und das Prüfsystem als hochohmiges System demzufolge nicht oder nicht mehr normgerecht arbeitet (Retrofit-Anwendung). Auf diese Weise können Systeme, die bzgl. der mechanischen Gegebenheiten als HR-Koppelteil ausgelegt waren, durch Überführung in ein LRM-System auch in schwierigen klimatischen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden.
Bedingt durch die wesentlich geringere Isolationsanforderung des niederohmigen Systems (z. B. 20 MOhm bei LRM) im Vergleich zum hochohmigen System (z. B. 360 Mohm bei HR) kann ein durch Isolationsverlust nicht mehr normkonformes hochohmiges System immer noch durch Beschaltung mittels geeigneter Sekundärkapazität C3 (11.1) in ein normkonformes niederohmiges System gewandelt und damit normgerecht ertüchtigt und betrieben werden.
Problematisch ist jedoch die Dimensionierung der Sekundärkapazität C3 (11.1), da sich diese nur berechnen lässt, wenn C1 und C2 bekannt oder die Ströme zuvor an der Schnittstelle gemessen und hieraus die Kapazitäten errechnet wurden. Bei bestehenden Anlagen sind die Kapazitäten C1 und C2 des Teilers (6) oft nicht bekannt, daher müssen die Ströme gemessen werden. Die Messung der Ströme und Dimensionierung ist jedoch meist nur in mehreren Arbeitsschritten möglich.
Gesucht ist daher ein bedienerseitig adaptierbares Spannungsanzeigesystem, das es ermöglicht vor Ort eine normgerechte Messbeschaltung C3 (11.1) zu wählen, ohne das Spannungsanzeigesystem mechanisch zu bearbeiten oder Komponenten zu tauschen.
Erfinderische Lösung
Die Aufgabenstellung wird dadurch erfüllt, dass ein vorzugsweise dreiphasiges, adaptierbares Spannungsanzeigegerät (4) (in der Skizze einphasig dargestellt als (4.1)) bereitgestellt wird, das auf eine bestehende HR oder LRM-Schnittstelle (8) gemäß VDE 0682 Teil 415 aufgesetzt werden und dauerhaft darauf belassen werden kann, ohne einen mechanischen Eingriff in die Schaltanlagenkonstruktion, nämlich das Koppelteil (3), vorzunehmen und über eine variable Sekundärkapazität C3 (11.1) verfügt, die bei anstehender primärseitiger Nennspannung so eingestellt werden kann, dass in der Anzeige ein Spannungsprüfsignal (17.1) und gleichzeitig ein Mindestsignal (17.2) erscheinen kann. Hiermit ist gewährleistet, dass die Kapazität C3 nicht zu groß gewählt ist, damit nicht bei einer Spannung größer 45% der Betriebsspannung fälschlicher Weise kein Spannungsprüfsignal (17.1) erscheint.
Darüber hinaus muss überprüft werden können, ob die eingestellte Kapazität C3 nicht zu klein gewählt ist, sodass auch bei Primärspannungen, die unter 10% der Nennspannung liegen, fälschlicher Weise das Spannungsprüfsignal (17.1) erscheinen würde.
Dies wird über eine zusätzlich zuschaltbare Kapazität C3.1 (11.2) erfüllt, nach deren Zuschaltung das Mindestsignal (17.2) erlöschen und das Spannungsprüfsignal bestehen bleiben muss.
Hierbei muss gemäß Norm VDE 0682 Teil 415 der Zusammenhang bestehen:
C3.1/C3 = 0,28 = const. Selbstverständlich sind auch andere Konstanten denkbar, wenn diese den Zusammenhang für die gewünschte Anzeige des Spannungsprüfsignals (17.1) zum Mindestsignal (17.2) wiedergeben.
Darüber hinaus wird der Wert C3 (11.1) stets so gewählt, dass dieser um mindestens Faktor 10 über dem Wert C1 (6) liegt. Damit ist gewährleistet, dass keine großen Sekundärspannungen an der Schnittstelle (8) auftreten und die Ausbildung eines Leckstroms gegen Masse im Koppelteil (3) vermieden wird. Das Anzeigegerät (4.1) ist bzgl. seiner Eingangsimpedanz somit immer wesentlich niederohmiger als die Koppeelektrode (6) und das Koppelteil (3) ist damit gegen Isolationsverlust geschützt.

1: unter Spannung stehender Teil der Hochspannungsanlage
2: Prüfsystem
3: Koppelteil
4 u. 4.1: Spannungsanzeigegerät
4.2: Spannungsanzeigegerät 3-phasig
5: Koppeldielektrikum
6: Koppelelektrode C1
6.1: Sekundärkapazität C2 des Teilers
7: Anschluss der Koppelelektrode
8: Schnittstelle mit Buchsen
9: Verbindungsleitung
10: Spannungsbegrenzende Sollbruchstelle
11, 11.1: Messbeschaltung
11.2: Zusatzbeschaltung
12: Streukapazitäten
13: Stecker
15: Kurzschließvorrichtung (Option)
16: Bediener
17.1 u. 17.2: Anzeigen
18: U0-Schnittstelle
19: Steckerpaar
20: Anzeigeschaltung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 202004010521 [0002, 0005, 0009]
- DE 4323731 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- VDE 0682 Teil 415 [0001]
- IEC 61243-5 [0001]
- VDE 0682 Teil 415 A 5.28 [0005]
- VDE 0682T415, A 4.9.14 [0006]
- VDE 0682 Teil 415 [0014]
- VDE 0682 Teil 415 [0017]

Claims

Dreiphasiges, adaptierbares Spannungsanzeigegerät (4.1) zur Anbringung an kapazitiven Schnittstellen gemäß VDE 0682 Teil 415 bzw. IEC 61243-5 dadurch gekennzeichnet, dass es ohne Eingriff in das Koppelteil (3) auch nachträglich permanent an eine kapazitive Schnittstelle (8) angeschlossen werden kann und über eine einstellbare Sekundärkapazität C3 (11.1) verfügt, die bei bestehender Verbindung (18) und (19) unter anstehender Spannung vom Bediener justiert werden kann und die resultierenden Anzeigen (17.1) und (17.2) beobachtet werden können.
Spannungsanzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl über eine einstellbare Sekundärkapazität C3 (11.1) zur Einstellung der Spannungsteilung unter Anzeige des Mindestsignals (17.2) zusammen mit dem Spannungsprüfsignal (17.1) als auch über eine zusätzlich zuschaltbare Sekundärkapazität C3.1 (11.2) zur Überprüfung des eingestellten Wertes C3 auf Normhaltigkeit unter Anzeige des Spannungsprüfsignals (17.1) allein verfügt, wobei zwischen den Werten C3.1 und C3 ein festes Verhältnis gelten muss, das durch die gewünschte Spannungsdifferenz des Spannungsprüfsignals vom Mindestsignal bestimmt wird.
Spannungsanzeigegerät gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität C3 (11.1) so gewählt wird, dass diese mindestens um Faktor 10 über der Kapazität der Koppelelektrode C1 (6) liegt, d. h. dass der Eingangswiderstand des Spannungsanzeigegerätes (4.1) im Vergleich zur Koppelelektrode (6) niederohmig ist.
Spannungsanzeigegerät gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens für eine Phase eine feste Verbindung (19) zur 3-phasigen HR- oder LRM-Schnittstelle (8) hat und damit fest mit der Schnittstelle (8) und dem Koppelteil (3) verbunden sein kann.