DE2261806B2

DE2261806B2 - Verfahren und anordnungen zur gewinnung von messwerten fuer den umwelteinfluss auf die elektrische isolation

Info

Publication number: DE2261806B2
Application number: DE19722261806
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Baumgartl Ulrich Gronke Wolfgang 1000 Berlin Nacke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-12-14
Filing date: 1972-12-14
Publication date: 1977-09-01
Also published as: DE2261806C3; JPS4989191A; DE2261806A1

Description

Die in Anlagen zur Verteilung elektrischer Energie eingesetzten Isolierteile sind zahlreichen Umwelteinflüssen ausgesetzt, z.B. Regen, Ablagerung von Fremdschichten, Nebel und Betauung bei plötzlichem Temperaturwechse!. Eine Gefahr für die Isolierteile stellt besonders der Zustand dar, daß eine auf dem Isolierteil befindliche trockene Fremdschicht befeuchtet und dadurch leitfähig gemacht wird. Dadurch können sich leitende Bahnen an der Oberfläche der Isolierteile bilden, über die Kriechströme fließen. Ferner können über einzelne Abschnitte hinweg Vorentladungen auftreten, die schließlich zum Überschlag am Isolierteil oder zu Werkstoffzerstörungen des Isolierstoffes führen

können.

Wegen der großen Bedeutung der Isolation für die Betriebssicherheit von Hochspannungsanlagen ist man an einem Verfahren interessiert, das es ermöglicht, unbestimmte Aufstellungsorte Isolierteile im voraus so zu bemessen, daß sie den dort vorliegenden Beanspruchungen gewachsen sind. Trotz umfangreicher Untersuchungen in der Vergangenheit fehlt es aber an zuverlässigen Bemessungsregeln. Auch führen die bisher üblichen Untersuchungsverfahren nicht zu technisch verwertbaren Aussagen.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren zur Gewinnung von Meßwerten für den Umwelteinfluß auf die elektrische Isolation, bei dem der Leitwert an der Oberfläche eines Isolierkörpers gemessen wird, angegeben werden, das für unterschiedlichste Einsatzorte der Isolatoren kritische Meßwerte liefert und deshalb die Grundlage für eine zuverlässigere Vorausberechnung der Isolatoren bildet.

Gemäß der Erfindung wird hierzu in gleichmäßigen, durch einen Taktgeber bestimmten Zeitabständen eine Meßspannung an eine Meßstrecke eines Probeisolators angelegt, und der Widerstand der Meßstrecke wird nacheinander mit mehreren Meßwiderständen verglichen, ferner wird jeweils bei Überschreitung eines einem Meßwiderstand entsprechenden Wertes der Schichtleitfähigkeit ein Zählimpuls auf ein jeder Leitfähigkeitsstufe zugeordnetes Zählwerk gegeben und an einer weiteren Meßstrecke wird die Befeuchtung ermittelt und ihre Auftrittsdauer gezählt. Damit ist ein zeitmessendes und zählendes Ermittlungsverfahrer geschaffen. Das Meßergebnis sind Überschreitungssummen vorgegebener Werte und zugleich Zeitsummen Durch die Stufung der Meßwiderstände läßt sich da; Verfahren an Aufstellungsorte von Isolatoren mit garn unterschiedlichen Einflüssen anpassen. Daher lassei sich technisch auswertbare Meßwerte sowohl fü Gebiete gewinnen, in denen mn tuiiniger Betauung de Isolatoren zu rechnen ist, als auch für solche Gebiete, ii denen nur eine geringe Abia>'<"-ung von Fremdschichtei und seltene Betauung auftre; :n.

Es is: vorteilhaft, nacheinander die Schichtlcitfähig keit mehrerer charakteristischer Ivleßstrecken de Probeisolators zu erfassen. Auf diese Weise kann mi einer einzigen Meßanordnung ein größeres Meßprc

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gr«mtn erledigt werden.

Für die Bemessung von Isolierteilen sind auch die Zeiträume einer erheblichen Befeuchtung von Interesse. In Weiterbildung der Erfindung kann hk.zu ein Signal für eine erhebliche Befeuchtung durch Parallelschaltung mehrerer Meßstrecken und Vergleich des Gesamtwiderstandes mit einem weiteren Meßwiderstand gewonnen und durch einen Zähler angezeigt werden. Dieser Vergleich kann zweckmäßig ebenfalls von dem Taktgeber gesteuert werden. Der Zähler zeigt dann die Summe der Zeiten an, während der ein hoher Wert der Befeuchtung überschritten war.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann mittels des Befeuchtungsfühlers die Überschreitung eines zuvor festgelegten Mindestwertes der Befeuchtung ermittelt werden. In Abhängigkeit von dieser Überschreitung kann die in gleichen Zeitabständen erfolgend- Messung der Schichtleitfähigkeiten in Lauf gesetzt werden. Damit ist ein unnötiger Leerlauf der Einrichtungen vermieden, denn es werden nur die Zeiträume beobachtet, in denen eine Fremdschicht vorhanden und diese einer bestimmten Befeuchtung ausgesetzt ist. jedoch ist es notwendig, auch die gesamte Zeit zu messen, in der das Gerät in Betrieb war, um Zeiträume des Auftretens bestimmter Größen miteinander in Beziehung setzen zu können.

Für das Verfahren gemäß der Erfindung ist ein Probeisolaior geeignet, der zwei im Abstand voneinander angeordnete Schirme aufweist, von denen der untere an seiner Oberseite und an seiner Unterseite mit je einer Meßstrecke versehen ist und an dessen Strunk sich eine weitere Meßstrecke befindet. Somit stehen drei charakteristische Meßstrecken zur Verfügung, die nacheinander mit den Meßwiderständen verglichen werden können. Eine größere Anzahl von Meßstrecken und dementsprechend von Meßwiderständen kann vorgesehen sein, falls es für die Ziele des Meßverfahrens dienlich erscheint.

Auf dem oberen Schirm des Probeisolators kann eine Anschlußstelle für den Befeuchtungsfühler angeordnet sein. Dieser arbeitet unabhängig von dem Taktgeber und kann außer zur Zählung der Befeuchtungszeit auch dazu benutzt werden, den Taktgeber, wie bereits erwähnt, nur dann arbeiten zu lassen, wenn mindestens eine geringe Befeuchtung vorliegt.

Der Befcuehtungsfühler soll ebenso wie die übrigen Geräte über lange Zeit störungsfrei arbeiten. Dies kann dadurch erreicht werden, daß zwei durch eine Isolierstrecke getrennte Elektroden verwendet werden, die aus einem leitfähigen Kunststoff bestehen. Bewähr! hat sich insbesondere ein graphithaltiges Gießhan.. Auch reines Graphit ist für diesen Zweck geeignet. Diese Materialien haben die Eigenschaft, daß die Meßstrecke nicht durch Materialabtragungen der Elektroden unwirksam werden kann. Damit wird erreicht, daß als Meßspannung cine Gleichspannung verwendet werden kann und die bei Wechselspannung cen störenden Einstreuungen vermieder, werden.

Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens im eine Anordnung vorteilhaft, die einen S;; 17 m-i. Meßwiderständen, einen Taktgeber sowie e ne Sch;!!' einrichtung zur aufeinanderfolgenden ReihensehaluuH der Meßstrecken des Probeisolators mit den Meßwider stiindui- und eint Meßeinrichtung umfaßt, di ¹V-'Überschreitung einer bestimmten Schieb,;ioitfab:fi ^i: einen Impuls zur Weiterschaltung eines Zählers abgibt und die innerhalb eine·- dicht abschließbaren, witterungsbeständigen Gehäuses angeordnet ist. auf dem sich der Probeisolator und der Befeuchtungsfühler befinden. Diese Geräteanordnung kann als an beliebigen Orten aufstellbare Meßstation ausgebildet sein. Eine Anpassung dieser Meßstation an die unterschiedlichen Umweltbedingungen kann durch die Ausbildung des Widerstandssatzes als auswechselbarer Stecker erreicht werden. Zweckmäßig wird man, z, B. füi den Einsatz in Küstengebieten, einen Widerstandssatz zur Erfassung hoher Schichtleitfähigkeiteri, dagegen für verschmut zungsarme Binnenlandgebiete einen Widerstandssatz für geringe Schichtleitfähigkeiten wählen.

In dem Gehäuse der Meßstation kann ein Netzteil für die Stromversorgung untergebracht sein. Es ist jedoch vorteilhaft, eine Einrichtung zur netzunabhängigen Stromversorgung der Meßstation vorzusehen; hierzu kann ein beliebiger geeigneter Energiespeicher benutzt werden. Da ein solcher Speicher in der Regel einen Gleichstrom abgibt, benötigt man in diesem Fall einen Zeitgeber, z. B. eine Quarzuhr, damit die Messungen über lange Zeiträume hinweg in gleichen Abständen stattfinden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der; Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles nähe; erläutert.

Die F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Meßverfahrens.

Die Anordnung für das Meßverfahren zeigt die F i g. 2.
Ein Probeisolator für das Meßverfahren ist in F i g. 3 gesondert dargestellt.

Der in Fig. 1 angedeutete Probeisolator 1 besitzt einen Strunk 2 mit einem oberen Schirm 3 und einem unteren Schirm 4. Der untere Schirm 4 trägt an seiner Oberseite eine Meßstrecke A und an seiner Unterseite eine weitere Strecke B. Ferner ist der unterhalb des Schirmes 4 befindliche Strunk 2 mit einer weiteren Meßstrecke Cversehen. Der obere Schirm 3 trägt einen Befeuchtungsfühler 5 mit einer Meßstrecke D. Die Anschlüsse der Meßstrecken A, B, C und D werden in das Innere eines gestrichelt angedeuteten Gehäuses 6 geleitet und sind dort an Auswertungsgeräte angeschlossen.

Die Anschlüsse der Meßstrecken A, B und C sind an eine Schalteinrichtung 7 geführt, die von einen-, Taktgeber 10 gesteuert wird. Die Schalteinrichtung 7 verbindet die Meßstrecken A, Buna Cnacheinander mit einer Meßeinrichtung 12, an die ein Widerstandssatz 11 angeschlossen ist. Die Meßeinrichtung 12 gibt einen Zählimpuls ab, wenn die Schichtleitfähigkeit einer Meßstrecke einen bestimmten Wen überschreitet, der einem der Widerstände des Widerstandssatzes 11 entspricht. Im Ausführungsbeispiel besteht der Widerstandssatz 11 aus fünf Meßwiderständen, denen fünf Zähler eines Zählersatzes 13 entsprechen, leder der

xs Meßstrecken A, B und C ist ein Zählersatz 13 zugeordnet. Unabhängig von einer Steuerung durch den Taktgeber 10 wertet eine weitere Meßeinrichtung 14 die Meßwerte des Befeuchtungsfülilers 5 aus und beaufschlagt über einen litipulseel· :·· 8 einen Zähler 1> f 11 r iiie

i.r. Überschreitungsdauei ei;ie> Mmeie.stwertes tier He !'dichtung.

Vt)!'. der Meßei!ir:.-;it;r>>: Ί2 wird ferner aus der Messun.·: der Sdiichtleitfahigkeiien ein Signal für eine erheblich·.· Beftucht;i:i_;; gewonnen. Hierzu werden die

n·; Mebstreckep -V /Ϊ und C parullelgeschaltet und mW einem gesonderten Meßwiderstand verglichen, Jer Bestandteil des Widerstandssatzes 11 sein kann. Von der Meßeinrichtung 12 abgegebene entsprechende Impulse

werden dem Zähler 16 zugeführt. Als Anhaltswert einer erheblichen Befeuchtung kann ein Leitwert von 2· 10~⁷S gelten, während der erwähnte Mindestwert der Befeuchtung mit 10~⁸ S anzusetzen ist.

Von der Meßeinrichtung 14 kann der Taktgeber 10 beeinflußt werden, damit unterhalb des Mindestwertes der Befeuchtung keine Messung stattfindet. Die Anzahl der Meßtakte wird durch einen von dem Taktgeber 10 gesteuerten Zähler 17 angezeigt. Das Gehäuse 6 enthält außerdem ein Netzteil 20 für die Stromversorgung, dem ein Zähler 21 für die Betriebsdauer zugeordnet ist. Die Impulse für die Weiterschaltung des Zählers 21 liefert ein Impulsgeber 9. Das Netzteil stellt die zum Betrieb der erwähnten Schaltungsteile benötigten Spannungen bereit, insbesondere eine Meßspannung von z. B. 30 Volt Wechselspannung für die Meßstrecken A, ßund C und geeignete Spannungen zum Betrieb des Befeuchtungsfühlers 5 (Meßstrecke D), des Taktgebers 10, der Meßeinrichtungen 12 und 14 und der Zählersätze 13 sowie der einzelnen Zähler 15,16,17 und 21.

Für die Messung wurde ein Zyklus von sechs Minuten gewählt. Innerhalb dieses Zeitraumes wird die Meßspannung nacheinander auf eine der drei Meßstrecken A. ßund Cdes Probeisolators 1 und jede Meßstrecke wird nacheinander in Reihe mit einem der fünf Meßwiderstände geschaltet. Die Meßeinrichtung 12 vergleicht in einer Brückenschaltung bei allen fünfzehn Schaltstellungen jeweils den Widerstand der Meßstrekke mit dem Meßwiderstand. Wenn an der Meßstrecke die dem Meßwiderstand entsprechende mittlere Schichtleitfähigkeit überschritten ist, dann gibt die Meßeinrichtung einen Impuls an den zugehörigen Zähler eines der Zählersätze 13. Die Gesamtzahl der Meßzyklen wird durch den Zähler 17 gezählt. Damit ist genau bestimmbar, über welchen Zeitraum die Zählersätze 13 mit Meßwerten beaufschlagt waren. Zusätzlich kann die gesamte Einschaltdauer der Geräteanordnung an dem Zähler 21 abgelesen werden, der über einen Impulsgeber 9 an das Netzteil angeschlossen ist.

In Fig. 2 ist die zur Aufstellung im Freien vorgesehene Geräteanordnung dargestellt. Auf einer Stütze 22 ruht das Gehäuse 6, das den Probeisolator 1 trägt. Das Gehäuse 6 ist mittels einer geöffnet gezeigten Tür 23 dicht verschließbar, so daß die Gcriiteanordnung über einen Zeitraum von mehreren Jahren an ihrem Einsatzort verbleiben kann. In der Tür 23 befindet sich ein Fenster 24, durch das die zu einem Block zusammengefaßten Zähler !3, 15,16,17 und 21 ablesbar sind.

Die F i g. 2 /eigt ferner die räumliche Anordnung der Meßeinrichtungen 12 und 14. des Taktgebers 10 und der Schalteinrichtung 7, der Impulsgeber 8 und 9 und des Netzteiles 20.

ίο Die Wirkungsweise selbsttätig arbeitender Meßeinrichtungen und von Taktgebern ist an sich bekannt und daher nicht gesondert beschrieben. Diese Teile der Geräteanordnung können daher in beliebig geeigneter Weise ausgebildet und bemessen sein. Insbesondere können ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken die Höhe der Meßspannung und die Anzahl der Widerstände verändert werden. Ferner können Zählwerke beliebiger geeigneter Art, beispielsweise durch Stromstöße betätigbare Schrittschaltwerke oder elektronisehe Anzeigeelemente, vorgesehen sein.

Der in Fig.3 gesondert gezeigte Probeisolator 1 ist aus den beiden Schirmen 3 und 4, die aus einem Gießharz bestehen können, und vier Ringen 25, die aus dem gleichen Material bestehen können, zusammengesetzt. Zwischen den Ringen 25 sind fünf Elektrodenringe 26 aus Metall angeordnet, wodurch zusammen mit einer am Umfang des Schirmes 4 befindlichen weiteren Elektrode 27 die Meßstrecken A. B und C gebildet werden. Der oberste Elektrodenring 26 dient als Anschluß für den Befeuchtungsfühler 5. Der zweite Anschluß ist durch einen Gewindebolzen 30 gegeben der die Schirme 3 und 4 und die Ringe 25 in Verbindung mit einer oberen Scheibe 31 und einem unteren Steg 32 zusammenhalt. Auf das Ende des Gewindebolzens 30 isi der Befeuchtungsfühler 5 aufgeschraubt, der einer Metallkcrn 33 mit einer Spitze 34, ein Isolierstück 35 unc zwei durch das isolierstück getrennte Elektroden 36 au:

einem graphithaltigen Gießharz aufweist.

An die Elektrodcnringe 26, die Elektrode 27 und dei Gewindebolzen 30 sind die Leiter eines Kabels 3; angeschlossen. Der gesamte Innenraum der Ringe 25 is mit einem Gießharz ausgegossen, durch das auch da: Kabel 37 festgelegt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunpen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Meßwerten für den Umwelteinfluß auf die elektrische Isolation, bei dem der Leitwert an eier Oberfläche eines Isolierkörpers erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in gleichmäßigen, durch einen Taktgeber (10) bestimmten Zeitabständen eine Meßspannung an eine Meßstrecke (A, B, C) eines Probeisolators (1) angelegt und der Widerstand der Meßstrecke nacheinander mit mehreren Meßwiderständen (11) verglichen wird, daß jeweils bei Überschreitung eines einem Meßwiderstand entsprechenden Wertes der Schichtleitfähigkeit ein Zählimpujs auf ein jeder Leitfähigkeitsstufe zu- i;» geordnetes Zählwerk (13) gegeben wird und daß an einer weiteren Meßstrecke (D) die Befeuchtung ermittelt und ihre Auftrittsdauer gezählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander die Schichtleitfähigkeiten mehrerer charakteristischer Meßstrecken (A, B. Qdes Probeisolators (1) erfaßt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal für eine erhebliche Befeuchtung des Probeisolators (1) durch 2$ Parallelschaltung mehrerer Meßstrecken (A, B, C) und Vergleich mit einem weiteren Meßwiderstand gewonnen und durch einen Zähler (16) angezeigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in gleichen Zeitabständen erfolgende Messung in Abhängigkeit von der Überschreitung eines Mindestwertes der Beleuchtung in Lauf gesetzt wird.

5. Probeisolator für das Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei im Abstand voneinander angeordnete Schirme (3, 4), von denen der untere (4) an seiner Oberseite und an seiner Unterseite mit je einer Meßstrecke (A, B) versehen ist, und daß der Strunk (2) des Probeisolators (1) eine weitere Meßstrecke (C)aufweist.

6. Probeisolator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Schirm (3) eine Anschlußstelle für den Befeuchtungsfühler (5) trägt.

7. Befeuchtungsfühler für das Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei durch eine Isolierstrecke (35) getrennte Elektroden (36) aus einem leitfähigen Kunststoff.

8. Befeuchtungsfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die Elektro- :>ο den ein graphithaltiges Gießharz oder Graphit dient.

9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Satz von Meßwiderständen (ti), einen Taktgeber (10) sowie eine Schalteinrichtung (7) zur aufeinanderfol- :>s genden Reihenschaltung der Meßstrecken (A, B, C) des Probeisolators (1) mit den Meßwiderständen (11) und einer Meßeinrichtung (12). die bei Überschreitung einer bestimmten Schichtlcitfähigkcit einen Impuls zur Wehen ,„'haltung eines Zählers (13) ;>o abgibt, und eine weitere Meßeinrichtung (14) zur Gewinnung eines Signals bei Überschreitung eines Mindestwertes der Befeuchtung sowie ein diese Hinrichtungen umgebendes, dicht abschließbares witterungsbeständiges Gehäuse (6), auf dem der .>.·, Probeisolator (1) und der Befeuchtungsfühler (5) angeordnet sind.

10. Anordnung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz von Meßwiderständen (11) als auswechselbarer Stecker ausgebildet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (6) eine Einrichtung für die netzunabhängige Stromversorgung eingebaut ist.