DE2454669A1 - Einrichtung zur messung der im betriebszustand oertlich auftretenden temperaturen an und in bauteilen von elektrische hochspannung fuehrenden geraeten - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Messung der im Betriebszllstand örtlich auftretenden Temperaturen an und in Bauteilen von elektrische HochspannunS führenden Geräten.
• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der im Betriebszustand örtlich auftretenden Temperaturen an und in Bauteilen von elektrische Hochspannung führenden Geräten, insbesondere bei Transformatoren und Drosselspulen.
• Im Hinblick auf Bes-trebungen um eine möglichst wirtschaftliche Ausbildung elektrischer Einrichtungen für Hochspannung ist man bemüht, die Abmessungen und die Gewichte von diesen Einrichtungen,insbesondere bei Transformatoren für Hoch- und Höchstspannungen, so klein wie möglich zu halten und den eingesetzten Werkstoff an allen Stellen voll auszunutzen. Dazu ist es erforderlich, die Temperaturen der einzelnen wichtigen Stellen der aktiven und der tragenden Teile dieser Sinrichtungen im Betriebszustand oder im betriebsmäßigen Zustand im Prüffeld zu messen.
• Zu diesem Zweck praktizierte Verfahren erfordern metallische oder andere s-tromleitende Bestandteile sowohl in den eigentlichen Meßfühlern als auch in den Verbindungsleitungen zwischen den Meßstellen und den knzeigege-Geräten. Aufgrund der erforderlichen Abstände zwis clien unterschiedliches Potential führenden Teilen in Hochspannungsgeräten, wie beispielsweise Hochspannungstransformatorwicklungen, ist die Verwendung von Einrichtungen mit zusätzlichen stromlei-tenden Bestandteilen ausgeschlossen. Aus diesem Grund sind bisher die sogenannten "hot spots" an betriebsmäßig belasteten Höchstspannungstransformatoren bisher nicht experimentell ermittelt oder nachgewiesen.
• Durch die deutsche Auslegeschrift 1 270 835 ist inzwischen eine Einrichtung für derartige Messungen bekannt.
• Gemäß dieser Einrichtung sind an den Neßstellen mit einem Meßmedium gefüllte Kammern vorgesehen, die das Meßmedium in gut wärmeleitender Verbindung zum Meßpunkt halten und andererseits von der übrigen Umgebung wärmetechnisch isolieren. Zur Durchführung einer Messung wird das Meßmedium durch eine besondere Rohrleitung aus sowohl wärme- als auch elektrizitätsisolierendem Werkstoff schwallweise oder kontinuierlich durch eine Saugpumpe zu einem Thermometer gefördert. Diese Methode ist åedoch verhältnismäßig aufwendig und insbesondere bei längeren Rohrleitungen, die sich bei größeren Geräten zwangsweise ergeben, nicht sehr genau.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Temperaturmessung für Bauteile von elektrische Hochspannung führenden, im Betrieb befindlichen Geräten zu schaffen, die eine wirtschaftliche und möglichst genaue Temperaturmessung ohne Verschlechterung der Geräteisolation ermöglicht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine am Mehrpunkt angeordnete, lichtundurchlässige, bezüglich ihrer Stellung temperaturabhängige Blende ein von Lichtleitern aus Glasfasern geführtes Lichtstrahlenbündel in einer Unterbrechung der Lichtleiter teilweise abdeckt, daß das liichtstrahlenbündel von außen in den hochspaniiungsbeeinflußten Bereich hineingeführt und dessen von der Blende durchgelassener Teil wieder aus diesem Bereich herausgeführt ist, und daß ein außerhalb des hochspannungsbeeinflußten Bereiches vorgesehenes Lichtmeßgerät das Verhältnis von der durchgelassenen Lichtmenge zu der zugeführten Lichtmenge und damit die an der Blende am Meßpunkt herrschende Temperatur mißt.
• Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß als Blende die Flüssigkeitssäule in einem Thermometer dient und die Ausdehnungsflüssigkeit lichtundurchlässig gemachtes Transformatoröl ist, und daß die Flüssigkeitssäule und das gläserne Thermometer L-förmig sind, wobei der längere Schenkel einen größeren Querschnitt hat als der kürzere und eng an der Meßstelle anliegt und wobei der kürzere Schenkel von dem Lichtstrahlenbündel durchdrungen ist. Dabei hat zweckmäßig das Thermometer in dem.von dem Lichtstrahlenbündel durchdrungcnen Bereich in Strahl richtung einen sehr engen und quer zur Strahlrichtung einen sich mindestens über das ganze Lichtstrahlenbündel erstreckenden Hohlraum für die Flüssigkeitssäule.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindtng bestehen darin, daß die Enden der Lichtleiter vor und hinter der Unterbrechung für die Blende auf einer gemeinsamen Achse liegen oder daß die Enden der Lichtleiter an der Unterbrechung für die Blende nebeneinander liegen und daß der von der Blende durchgelassene Teil des tichtstrahlenbündels durch Spiegelung von der Achse des das Licht zuführenden Lichtleiters in die Achse des das Licht wieder zurückführenden Lichtleiters umgelenkt ist. Dabei liegen gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform die Enden der Lichtleiter an der Unterbrechung achsparallel nebeneinander und ist das Lichtstrahlenbündel durch einen V-förmig gebogenen Spiegel oder ein Prisma umgelenkt,wobei die Blende sowohl in den ungespiegelten als auch in den gespiegelten Teil des Strahlenganges des Lichtstrahlenbundels eingreift.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht in der Verwendung eines Thermobimetalles zur Verstellung der Blende.
• Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, weil sie mit einfachen Mitteln eine sehr genaue Temperaturmessung an praktisch beliebigen Stellen innerhalb von im Betrieb befindlichen, Hochspannung führenden Geräten ermöglicht, ohne dabei die Güte der Isolierung zu beeinträchtigen.
• Eine Beeinträchtigung wird insbesondere dadurch vermieden, daD alle verwendeten Bauteile eine annähernd gleiche Dielektrizitätskonstante haben, die im Bereich der übrigen verwendeten Werkstoffe liegt. Die Genauigkeit der Messung ist dadurch gewährleistet, daß die eigentliche Temperaturmessung direkt am Meßpunkt erfolgt. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist auch wirtschaftlich, weil die verwendeten Lichtleiter auf beliebigen Wegen durch das Gerät und aus diesem herausgeführt werden und ihre Länge nur eine sehr untergeordnete Rolle spielt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine in eine aufgeschnittene gransformatorwicklung eingebaute Meßeinrichtung Figur 2 die Draufsicht auf eine andere Meßeinrichtung und Figur 3 die Seitenansicht der Meßanordnung gemäß Figur 2 eingebaut in den Kühlkanal einer Transformatorwicklung.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• In einem Kühlkanal 8 einer Wicklung 1 eines nicht näher dargestellten Transformators ist ein Thermometer 2 angeordnet. Das Thermometer 2 ist quer zu seiner Längsrichtung L-förmig gebogen und mit seinem längeren und gleichzeitig auch dickeren Schenkel an einer Wicklungsstelle befestigt, deren DeBlperatur zu messen ist.
• Dcr Querschnitt des längeren Schenkels des Thermometer 2 ist langgestreckt so daß die Breite ein Vielfaches der Stärke ist. Der kürzere und von der Befestigungs ebene abgebogene .Schenkel des Ghermometers 2 is-t ebenfalls sehr breit, aber dünner als der befestigte Schenkel und dient zur Anzeige der gemessenen Temperatur. Die sich in dem Thermomet,er 2 ausdehende Flüssigkeitssäule ist lichtundurchlässig, wobei als Ausdehnungsflüssigkeit beispielsweise Traneformatoröl eingesetzt ist.
• Der kurze, in den Kühlkanal 8 vorstehende Schenkel des Thermometers 2 ragt in den Strahlengang eines Lichtstrahlenbündels hinein, das durch einen Lichtleiter 3 an das Thermometer 2-herangeführt und über einen Lichtleiter 4 weitergeleitet ist Dabei befinden sich sowohl der Anfang des Lichtleiters 3 zusammen mit einer ihm zugeordneten Lichtquelle 6 als auch das Ende des Lichtleiters 4 und ein davor angeordnetes Lichtmeßgerät 7 außerhalb des Hochspannung führenden elektrischen Geräts. Eine Gehäusewand 5 dieses Gerätes ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet.
• Bei der Anordnung gemäß Figur 1 liegen die dem Thermometer 2 benachbarten Enden der Lichtleiter 3 und 4 auf einer gemeinsamen Achse, so daß ein aus dem Lichtleiter 3 austretendes Lichtstrahlenbündel ohne besondere Maßnahmen von dem Lichtleiter 4 aufgenommen und weitergeleitet wird. Dagegen liegen die dem Thermometer 2 benachbarten Enden der Lichtleiter 3 und 4 bei der Anordnung gemäß den Figuren 2 und 3 achsparallel nebeneinander. Bei dieser Anordnung wird daher das aus dem Lichtleiter 3 austretende Lichtstrahlenbündel durch zweimalige Spiegelung an einem V-förmig gebogenen Spiegel 9 so umgelenkt, daß es in den Lichtleiter 4 eindringen kann.
• Anstelle eines V-förmig gebogenen Spiegels 9 kann auch ein entsprechend geschliffenes Prisma zur Umlenkung des Lichtstrahlenbündels vorgesehen sein.
• Das durch Temperaturschwankungen bewegte Ende der Flüssigkeitssäule in den Thermometerröhrchen liegt bei beiden Ausführungsbeispielen im Bereich des den abgewinkelten kurzen Schenkel des Thermometers 2 durchdrinwenden Lichtstrahlenbündels. Demzufolge- wird von der Flüssigkeitssäule bei niedriger Temperatur nur sehr wenig oder überhaupt nichts von dem Lichtstrahlenbündel, bei steigender Temperatur dagegen ein zunehmender Anteil des LichtstrahIenbündels abgeblendet, so daß das Verhältnis von der durchgelassenen zur zugeführten Lichtmenge eine Funktion der am Thermometer 2 herrschenden temperatur darstellt. Entsprechend'sind die Lichtquelle 6 und das Lichtmeßgerät 7 aufeinander abgestimmt, so daß auf einer im Lichtmeßgerät 7 vorgesehenen Skala die Temperatur direkt ablesbar ist.
• Um den Einfluß von im Kühlkanal 8 vorhandener, möglicherweise trüber Kühlflüssigkeit auf das Meßergebnis aus zu schließen, ist es vorteilhaft, das Thermometer 2, die diesen benachbarten Enden der Lichtleiter 3 und 4 sowie den evtl. vorhandenen V-förmig gebogenen Spiegel 9 zu kapseln und den Innenraum beispielsweise mit trockener Luft oder mit einer nicht trübenden Flüssigkeit zu füllen.
• Bei nicht gekapselten Einrichtungen liegen dem ebgewinkelten kurzen Schenkel des Thermometers 2 die Enden der I.ichtleiter 3 und 4 utid bei einer Ausführung entsprechend den Figuren 2 und 3 anstelle des Spiegels 9 ein Prisma unmittelbar an, so daß das Lichtstrahlenbündel auch hierbei die in dem Kühlkanal 8 vorhandene Kühlflüssigkeit nicht zu durchdringen braucht. Auch bei einer nicht gekapselten Ausführungsform sind jedoch die Enden der Lichtleiter 3 und 4 mit dem Thermometer 2 und gegebenenfalls auch mit dem vorgesehenen Prisma mechanisch fest verbunden. An den Meßstellen ist also jeweils nur der lange Schenkel des Thermometers 2 zu befestigen.

Claims (10)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Einrichtung zur Messung der im Betriebszustand örtlich auftretenden Temperaturen an und in Bauteilen von elektrische Hochspannung führenden Geräten insbesondere bei Transformatoren und Drosselspulen, dadurch gekennzeichnet, daß eine an Meßpunkt angeordnete, lichtundurchlässige, bezüglich ihrer Stellung -teKnperaturabhängige Blende ein von Lichtleitern (3,4) aus Glasfasern geführtes Lichtstrahlenbündel in einer Unterbreehung der Lichtleiter (3,4) teilweise abdeckt, daß das Lichtstrahlenbündel von außen in den hochspannungsbeeinflußten Bereich hineingeführt und dessen von der Blende durchgelassener Teil wieder aus diesem Bereich herausgeführt ist, und daß ein außerhalb des hochspannungsbeeinflußten Bereiches vorgesehenes Nicht meßgerät (7) das Verhältnis von der durchgelassenen Lichtmenge zu der zugeführten Lichtmenge und damit die an der Blende an Meßpunkt herrschende Ternperatur mißt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Blende die Flüssigkeitssäule in eine Thermometer (2) dient.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausdehnungsflissigkeit lichtundurchlässig gemachtes Tranaformatoröl dient.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkei-tssaule und das gläserne Thermometer (2) L-förmig sind, wobei der längere Schenkel einen größeren Querschnitt hat als der kürzere und eng an der Meßstelle anliegt und wobei der kürzere Schenkel von dem lichtstrahlenbündel durchdrungen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermometer (2) in de,wl von dem Lichtstrahlenbündel durchdrungenen Bereich in Strahlrichtung einen sehr engen und quer zur Strahlrich-tung einen sich mindestens über das ganze Lichtstrahlenbündel erstreckenden Hohlraum für die Flüssigkeitssäule hat.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lichtleiter (3,4) vor und hin-ter der Unterbrechung für die Blende auf einer gemeinsamen Achse liegen.

7.. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lichtleiter (3,4) an der Unterbrechung für die Blende nebeneinander liegen und daß der von des Blende durchgelassene Teil des Lichtstrahlenbtindels durch Spiegelung von der Achse des das Licht zuführenden Lichtleiters (3) in die Achse des das Licht wieder zurückführenden Lichtleiters (4) umgelenkt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lichtleiter (3,4) an der Unterbrechung achsparallel nebeneinander liegen und das Licht strahlenbündel durch einen V-förmig gebogenen Spiegel (9) oder ein Prisma umgelenkt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5 und 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende sowohl in den ungespiegelten als auch in den gespiegelten Teil des Strahlenganges des Lichtstrahlenbündels eingreift.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende von einem Thermobimetall verstellbar ist.

L e e r s e i t e