DE2356160B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Korona- bzw. Sprühentladung-Meßvorrichtung und bezieht sich insbesondere •uf eine Meßvorrichtung, die eine Sprühentladung sowie deren Lage bei einer von einem Metallgehäuse umtchlossenen elektrischen Vorrichtung festzustellen vermag.

Elektrische Hochspannungs-Einrichtungen sind häutig so gekapselt, daß ein mit einer Spannung zu beschikkender Leiter am einen Ende eines Isolierträgers oder isolierenden Stützers gehaltert ist, dessen anderes Ende *n dem die Vorrichtung umschließenden Metallgehäuse befestigt ist. Bei einem mit sehr hoher Spannung arbeilenden Unterbrecher mit hoher Nennkapazität wird z. B. eine sehr lange Sammelschiene verwendet, und zur Kapselung der Sammelschiene werden häufig mehrere Sammelschieneneinheiten und Mctullgehäuseeinheiten in Reihenanordnung am Einbauort zusammengesetzt. Nach dem Zusammenbau wird ein Isoliergas, etwa Schwefelhexafluorid (SFb), in der Reihenanordnung aus den Gehäuseteilen eingeschlossen. Das SFb-Gas zeigt dabei bessere ioliereigenschaften unter einem gleichmäßigen elektrischen Feld als andere gasförmige Isoliermedien. Seine Isoliereigenschaften verschlechtern 160

sich jedoch erheblich unter einem nicht gleichmäßigen elektrischen Feld. Die Störung des elektrischen Felds innerhalb des geschlossenen Metallgehäuses nach dem Zusammenbau wird durch die am Einbauort durchgeführte Montagetechnik, durch Eindringen von Wasser in den Reihenschaltungsabschnitt der aneinanderstoßenden Gehäuseeinheiten oder durch das Vorhandensein von Staub, Fett, Metallteilchen usw. beeinflußt, die sich bei der Montage auf der Oberfläche des Isolierträgers absetzen. Selbst wenn sich ein derartiges Gerät bei der Werksprüfung als zufriedenstellend erweist, tritt häufig nach dem Zusammenbau eine Sprühentladung an einem aufgeladenen Abschnitt auf, speziell an einem vom Isolierträger getragenen Leiterabschnitt, oder es findet ein Funkenüberschlag an der Oberfläche des Isolierträgers statt Zur Feststellung einer solchen Sprühentladung ist es üblich, eine von einer Stromquelle gelieferte Wechselspannung über eine Impedanz zwischen das Gehäuse und den Leiter anzulegen, eine aus einem Kopplungskondensator und einer Prüf- oder Detektorimpedanz bestehende Reihenschaltung parallel zu einer zwischen dem Metallgehäuse und dem Leiter erzeugten statischen Kapazität zu schalten und unter Verwendung eines Sprühentladungsdetektors, z. B. eines Sprühentladungsmessers, eine Spannung über die Detektvyrimpedanz zu messen. Bei diesem Verfahren muß der Kopplungskondensator an Ort und Stelle hergestellt werden, wobei sein eines Ende unmittelbar an den Leiter angeschlossen werden muß. Dabei ist es jedoch nur möglich, das eine Ende des Kopplungskondensators mit dem einen Ende einer längeren Sammelschine zu verbinden, welche eine Buchse bzw. einen Isolator durchsetzt. Auch bei der auf diese Weise erfolgenden Feststellung bzw. Messung ergeben sich Schwierigkeiten bezüglich der Bestimmung des Orts, an welchem die Sprühentladung auftriu. Dabei besteht die Möglichkeit, Fototransistoren zu verwenden, die an vorgeschriebenen Stellen beispielsweise innerhalb eines mit Gas gefüllten Geräits angeordnet sind. Die Fototransistoren empfangen Licht, welches bei den Koronaentladungen ausgestrahlt wird und dienen somit zur Lokalisierung dieser Entladungen (Zeitschrift »riGRE Report 23-06/1970«, insbesondere S. 8).

Außerdem ist es bekannt, eine Sprühentladung mit Hilfe elektrischer Akustikwandler festzustellen. Hierbei werden Ultraschallwellen an verschiedenen Stellen innerhalb eines elektrischen Gerätes, die von den Koronaentladungen stammen, aufgefangen, und es wird dann mit Hilfe der Zeitdifferenz der Ankunft der Ultraschallwellen an den verschiedenen Akustikwandlern die Stelle der Koronaentladung lodalisiert. Diese akustische Korona-Lokalisiermethode wird insbesondere zur Lokalisierung der Koronaentladungen in einem Transformator angewandt. Bei diesem Verfahren gelangt eine Vielzahl von Mikrofonen zur Anwendung, die in dem Transformator an den verschiedensten Stellen angeordnet werden, um die Schallwellen bei der Koronaentladung aufzufangen. Die so aufgefangenen Schallwellen werden mit Hilfe eines Synchroskops beobachtet, um die Wechselbeziehung und die Zeitdifferenz der Feststellung der erfaßten Schallwellen zu erfassen. Auf Grund der festgestellten Wechselbeziehung und der Zeitdifferenzen der Feststellung läßt sich die Koronaentladung lokalisieren, (Zeitschrift »Electrical Engineering in Japan«, Band 91, Nr. 3, 1971, S. 29-37).

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Sprühentladung-Meßvoi richtung für ein geschlossenes oder gekapseltes elektrisches Gerät zu schaffen,

mit deren Hilfe eine Sprühentladung und deren Entste hungsort ohne die Notwendigkeit für einen speziellen äußeren Kopplungskondensator ohne weiteres fest' stellbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Spriihentladung-Meßvorrichtung für geschlossene oder gekapselte elektrische Geräte, in welchen ein mit einer Spannung beaufschlagter Leiter durch einen isolierenden Stützträger in seinem kapselnden Metallgehäuse gehaltert ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine am oder im Stützträger angeordnete Elektrode so angeordnet ist daß eine erste statische Kapazität relativ zum Leiter und eine zweiter statische Kapazität relativ zum Metallgehäuse gebildet wird und daß parallel zur zweiten statischen Kapazität ein Sprühentladung-Detektor ge- is schaltet ist, der unter Verwendung der ersten statischen Kapazität als Kopplunkskondensalor eine am Leiter bzw. am Isolierträger auftretende SprühemJadung festsle.'lt.

Das eine Ende des Isolierträgers kann luftdicht zwisehen die in Reihenschaltung angeordneten Enden der aneinanderstoßenden Metallgehäuseeinheiten eingefügt sein, und die Elektrode kann an der freiliegenden Außenwache des schichtartig eingefügten Endes des Isolierträgers montiert sein. Dabei kann eine Elektrode in einer Position nahe des schichtartig eingefügten Abschnitts in den Isolierträger eingebettet sein. In diesem Fall ist für einen Außenanschluß eine Leitung aus der Elektrode herausgeführt. In jedem Fall ist ein Sprüentladung-Detektor zwischen die Elektrode und das Metallgehäuse eingeschaltet. Die Elektrode braucht nur dann an der freiligenden Außenfläche des schichtartig eingefügten Abschnitts des Isolierträgers angebracht zu werden, wenn eine Sprühentladung gemessen w -d.

Erfindungsgemäß ist es somit nicht erforderlich. einen Kopplungskondensator am Einbauort anzufertigen. Außerdem kann dabei vor allem die Stelle lokalisiert werden, an welcher eine Sprühentladung stattfindet.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläuert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung, mit der ein* Sprühentladung am Isolierträger für eine Sammelst! iene eines gekapselten Hochspannung-Unterbrechers festgestellt werden kann,

F i g. 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie H-II in F i g. I,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 111- Il I in F 1 g. 2.

F i g. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 1 durch eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V jn F i g. 4.

Gemäß den F i g. 1 bis 3 sind ein Leiter bzw. eine Sammelschiene 10, die mit einer Spannung beaufschlagt werden soll, und ein die Sammelschiene einkapselndes Metallgehäuse 11 in Richtung des Pfeils X verlängert und stellen eine Verbindung zu einer gekapselten elektrischen Vorrichtung, z. B. einem Hochspannung-Unterbrecher (nicht dargestellt) her. Das Metallgehäuse U besteht aus einer Anzahl von Gehäuseeinheiten oder -teilen 11a, die mit Hilfe von Schraubbolzcn 14 in einer Reihenanordnung miteinander verbunden sind, wobei das Außenunfangsende eines Isolierträ- ⁶S gers 13 jeweils zwischen die Endflansche 12 von einander benachbarten Gehäuseteilen eingefügt ist. Nahe des lnnenumfangsendes des Isolierlrägers 13 ist der Außenumfang eines kreisförmigen Vletallrings 15 eingebettet Praktisch auf der Mitte eines Verbindungsglieds 16 ist durch Schweißen od. dgl. ein Flansch 17 befestigt, der mit Hilfe von Schraubbolzen 18 mit dem Metallring 15 verbunden ist Die Sammelschiene 10 ist ebenfalls in Sammelschieneneinheiten bzw. -teile 10a unterteilt. Gemäß F i g. 3 sind die Sammelschienenteile in Reihe hintereinander angeordnet, indem das eine Ende des Verbindungsglieds 16 in die Öffnung des einen und sein anderes Ende in die öffnung am Ende des anderen Sammelschienenteils eingesteckt ist, wobei diese Teile durch den Isolierträger 13 getragen werden. Am Außenumfang des zwischen die Flansche 12 eingefügten Isolierträgers ist eine Elektrode 19, z. B. ein Metallband vorgesehen. Jeder Gehäuseteil 10a ist dabei geerdet. Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung wird eine erste statische Kapazität Cl zwischen der Elektrode 19 und der Sammelschiene 10 und eine zweite statische Kapazität Cl zwischen der Elektrode 19 und dem Metallgehäuse 11 gebildet.

Nach dem Zusammenbau des gekapselten Unterbrechers auf die in F i g. 1 dargestellte Weise wird ein Isoliergas, z. B. Schwefelhexafluorid (SF*), in das geschlossene Genaue eingefüllt. Für die Messung der Sprühentladung wird ein Sprühentladung-Detektor 20, der .aus einer Detektorimpedanz ZD und einem dazu parallelgeschalteten Meßabschnitt M besteht, an einem Verbindungsabschnitt zwischen zwei Gehäuseteilen 11a zwischen die Elektrode 19 und das Metallgehäuse (Massepotential) eingeschaltet. Zwischen das Metallgehäuse und den von einem Stützer oder einer Durchführung 21 ausgehenden Sammelschienenabschnitt wird eine Hochspannung von der Sekundärwicklung eines Transformators 22 aus angelegt. Hierbei sei angenommen, daß in diesem Fall eine Sprühentladung entweder an dem vom Isolierträger 13 getragenen Sammelschienenabschnitt oder am Isolierträger selbst auftritt. Da eine Sprühentladung ein pulsierender Strom von sehr kurzer Dauer ist, der Frequenzkomponenten über einen weiten Bereich von unterhalb einigen MHz enthält, wird die Messung vorzugsweise dadurch vorgenommen, daß in einem bestimmten Frequeznbcreich liegende Frequenzkomponenten extrahiert werden. Die folgenden Erläuterungen richten sich auf das in F i g. 1 dargestellte Auführungsbeispiel des Sprühentladung-Detektors 20. Die mittleren Frequenzkomponenten eines Sprühentladungsstroms im Bereich von etwa 500 kHz werden von einem sekundärseitig abstimmbaren Detektorkreis 24 mit Transformatorankopplung (entsprechend der Detektorimpedanz ZD gemäß F i g. 3) abgenommen, und ein Ausgangssignal wird durch ein Dämpfungsglied 25 im entsprechenden Ausmaß gedämpft und durch einen Abstimmverstärker 26 verstärkt.

Das Ausgangssignal des Verstärkers wird durch eine Detektorschaltung 27 festgestellt bzw. bestimmt und durch eine Impulsformschaltung 28 geformt, wobei die Sprühentladung durch ein Anzeigegerät 29, etwa über ein Potentiometer, einen Oszillographen od. dgl., angezeigt wird.

Gemäß F i g. 3 dient die erste statische Kapazität Cl als Kopplungskapazität für den Sprühentladung-Detektor 20. Wenn am Isolierträger 13 eine Sprühentladung auftritt, fließt der Sprühentladungsstrom über die Detektorimpedanz ZD durch die Kopplungskapazität Cl (etwa 0,05 pF), so daß die Entstehung einer Sprühentladung festgestellt werden kann.

Selbst wenn der Detektor 20 an einer anderen Stelle

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als der in Fi g. 3 gezeigten an eine Elektrode an lsoiierträger angeschlossen ist, kann dann, wenn eine Sprühentladung nicht an dieser Stelle auftritt, die t am Isolierträger gemäß Fig.3 auftretende Sprübjntladung infolge der geringen Ansprechempfindliehk<it des Detektors nicht festgestellt werden. Dies bedenk'ϊ, daß die Stelle, an welcher eine Sprühentladung auftrii i, einwandfrei lokalisiert werden kann.

im folgenden ist an Hand der F i g. 4 und 5 ei· .e abgewandelte Ausführungsform der Erfindung erLutert, wobei den Teilen gemäß den F i g. 2 und 3 entspnc :hende Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichne* sind. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform is? eine ringförmige Elektrode 30 nahe des Außenumfan> s des zwischen die Flansche 12 eingefügten Isolieriräg'.rs 13 eingebettet, wobei eine äußere Anschlußleitung 3\ von dieser Elektrode aus herausgeführt ist. Die Lei tu ig 31 ist normalerweise mit einem Metallgehäuseteil ti.ι verbunden und dient außerdem zum Korrigieren ein*.r ungleichmäßigen elektrischen Feldverteilung innerhalb eines Metallgehäuses. Wenn eine Sprühentladung festgestellt werden soll, wird die Leitung 31 auf die in F i g. 5 gezeigte Weise aus dem Metallgehäuse herausgeführt und mit einem Sprühentladung-Detektor 20 verbunden. Die Anordnung der ersten statischen Kapazität Cl und der zweiten statischen Kapazität Cl sowie die Arbeitsweise und die Wirkung der Sprühentladung-Meßvorrichtung sind praktisch die gleichen wie bei der

ίο Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 3, so daß auf eine weitere Erläuterung verzichtet werden kann.

Die spezielle Art des gekapselten elektrischen Geräts und die Form des kapselnden Metallgehäuses sollen nicht als die Erfindung einschränkend verstanden werden, solange nicht vom Rahmen und vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird. Ebenso soll das in das Metallgehäuse eingefüllte Isoliermedium nicht auf SFe-Gas beschränkt sein.

Hieizvi 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: 23

1. Sprühentladung-Meßvorrichtung für geschJos- «ene oder gekapselte elektrische Geräte, in welchen ein mit einer Spannung beaufschlagter Leiter durch einen isolierenden Stützträger in seinem kapselnden Metallgehäuse gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine am oder im Stützträger (13) engeordnete Elektrode (19 oder 30) so angeordnet ist, daß eine erste statische Kapazität (Cl) relativ »um Leiter (10) und eine zweite statische Kapazität (C2) relativ zum Metallgehäuse (11) gebildet wird, •nd daß parallel zur zweiten statischen Kapazität «in Sprühentladung-Detektor (20) geschaltet ist, der Unter Verwendung der ersten statischen Kapazität »Is Kopplungskondensator eine am Leiter bzw. am Isolierträger auftretende Sprühentladung feststellt

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützträger (13) an der der Innenseite, an welcher der Leiter gehaltert ist, gegenüberliegenden Außenseite schichtartig und luftdicht zwischen in Reihenschaltung angeordnete, einander benachbarte Metallgehäuseeinheiten (lla) eingefügt ist, daß die Elektrode (19) an der freiliegenden Außenfläche der Außenseite des Stützträgers angeordnet ist und daß der Sprühentladung-Detektor zwischen die Elektrode und das Metallgehäuse eingeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützträger an seiner Außenseite, welche der den Leiter halternden Innenseite gegenüberliegt, schichtartig und luftdicht zwischen in Reihe hintereinander angeordnete Metallgehäuseeinheiten (lla) eingefügt ist, daß die Elektrode (30) in der Nähe dieses eingefügten Abschnitts in den Isolierträger eingebettet und mit einer von ihr herausgeführten äußeren Anschlußleitung versehen ist, und daß der Sprühentladung-Detektor zwischen die äußere Anschlußleitung und das Metallgehäuse eingeschaltet ist.