DE3428322A1

DE3428322A1 - Verfahren zum ueberwachen von isoliergas in hochspannungsschaltanlagen

Info

Publication number: DE3428322A1
Application number: DE19843428322
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dr. 8400 Regensburg Lutz
Original assignee: Sachsenwerk Licht und Kraft Ag 8000 Muenchen; Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1984-08-01
Filing date: 1984-08-01
Publication date: 1986-02-13
Also published as: DE3428322C2

Description

Verfahren zum Uberwachen von Isoliergas in
Hochspannungsschaltanlagen Verfahren zum Uberwachen von Isoliergas in Hochspannungsschaltanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer Hochspannungsschaltanlage dient die Gasfüllung der Isolation der spannungsführenden Teile gegeneinander sowie gegen Erdpotential. Zum Erreichen der geforderten Isolationsfestigkeit wird insbesondere bei SF6-isolierten Anlagen ein gegebüber dem Umgebungsdruck erhöhter Druck verwendet. Der höhere Druck führt infolge der größeren Gasdichte zu einer erhöhten Isolationsfestigkeit.
Der Uberwachung der Gasdichte kommt deshalb bei gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen eine besondere Bedeutung zu. Bei gasisolierten Schaltanlagen sind üblicherweise mehrere Teilräume voneinander gasdicht abgeschottet.
Zur Uberwachung der Gasichte in jedem der Teilräume werden üblicherweise Druckmanometer eingesetzt, wobei bei vollständig geschotteten Gasräumen pro Teilraum je eine Druckmeßeinricht mit Anzeigeinstrument notwendig ist (Prospekt SW.V.05.09.19/1282 der Firma Sachsenwerk A.G. über die SF6-isolierte Schaltanlage Baureihe WI).
Soll das Unterschreiten einer für die Isolationsfestigkeit der Anlage notwendigen Dichtewertes durch einen Abfall des Druckes erkannt werden, so muß ein unterer Druckwertfestgelegt werden, dessen Unterschreitung ein Alarmsignal und/oder eine Betriebsunterbrechung auslöst. Bei der Wahl dieses Druckwertes ist zu berücksichtigen, daß bei konstanter Dichte des Isoliergases Druckänderungen infolge von Temperaturschwankungen entstehen. Dies führt im allgemeinen dazu, daß für ein sicheres Erkennen einer zu niedrigen Gasdichte durch ein Druckmessgerät die Anlage mit einem höheren Gasdruck betrieben werden muss.
Aus diesem Grunde werden auch temperaturkompensierte Druckmessgeräte verwendet (DE-OS 33 24 011), bei deren Einsatz die Anlage nicht mit einem erhöhten Druck betrieben werden muß.
Beim Auftreten eines Störlichtbogens innerhalb einer gasisolierten Schaltanlage entstehen aufgrund der thermischen Wirkung des Lichtbogens Schäden an der Anlage und in ihrer Umgebung. Um diesen Schaden zu begrenzen, sind Lichtbogenwachter entwickelt worden ( J. Hesse, M. Niegl und H. Stahl, Begrenzung der Auswirkungen von inneren Lichtbogenstörungen, Etz-104 (1983), S.975-978). Auch hier wird pro Teilraum ein Registriergerät (Lichtbogenwächter) benötigt.
Nachteil dieser zur Uberwachung des Gasraumes eingesetzten Geräte ist der hohe Preis pro Einheit, der insbesondere dann ins Gewicht fällt, wenn eine Schaltanlage eine Vielzahl von Feldern mit mehreren geschotteten Teilräumen pro Feld hat.
Ein Weg zur Senkung dieser Kosten besteht darin, die geschotteten Teilräume eines Schaltfeldes durch Filter miteinander zu verbinden, so daß pro Feld nur ein temperaturkompensiertes Druckmessgegerät mit Anzeigeeinheit notwendig ist.
Eine derartige Einrichtung ist in der Calor-Emag-Mitteilung, Heft 1/1984, S.6-12 von K.Scheppers beschrieben.
Nachteil einer solchen Lösung ist, daß im Falle einer Undichtigkeit keine Identifizierung des Teilraumes möglich ist, in dem die Dichtung fehlerhaft ist. Es müssen dann also die Dichtungen aller durch die Filter miteinander verbundenen Teilräume eines Schaltfeldes überprüft werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein.Verfahren zu schaffen, das eine sehr genaue Überwachung jedes einzelnen Teilraumes einer aus vielen geschotteten Teilräumen bestehenden gasisolierten Schaltanlage kostengünstig ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Dabei können mittels Sensoren der Gasdruck (Anspruch 2), die Gasdichte (Anspruch 3) oder zusätzliche das Auftreten eines Störlichbogens (Ansprüche 7 bis 10) in jedem Teilraum überwacht werden. Die Signale der Sensoren verschiedener Teilräume werden in einer zentralen elektronischen Einheit ES ausgewertet (Anspruch 4).
Bei Einsatz eines Mikroprozessors können Störlichtbogen dadurch sehr schnell erkannt und entsprechende meldungen ausgegeben werden daß die entsprechenden Signale direkt dem Interrupt-Eingang zugeführt werden (Anspruch 11), der die softwaremäßige gesteuerte Abfrage der einzelnen Teilräume (Ansprüche 5 und 6) unterbricht.
Dabei ermöglicht eine digitale Logikschaltung die Identifizierung des gestörten Teilraumes Anspruch 12). Zur Vermeidung der Einstreuung von Störsignalen in die elektronische Einheit werden Optokoppler eingesetzt und elektromagnetische Abschirmungen vorgenommen (Anspruch 13). Eine Abfrage der Zustandswerte der einzelnen Teilräume ist jederzeit über eine Eingabetastatur und eine Anzeigeeinrichtung möglich (Anspruch 14). Der Ausfall eines Sensors sowie offensichtliche Falschmessungen werden durch Uberprüfung der Meßwerte erkannt (Anspruch 15).
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der in Fig. 1 gezeigten schematischen Darstellung erläutert. In die drei Teilräume T1, T2 und T3 einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage sind je ein Drucksensor DS, ein Temperatursensor TS und ein Lichtsensor LS eingebracht. Die Signale dieser Sensoren werden einem zentralen elektronischen Signalverarbeitungsgerät ES zugeführt.
Zur Vermeidung von Störeinflüßen werden die Leitungen von den Sensoren über Optpkoppler OK in das Signalverarbeitungsgerät ES geführt.
Die Signale der Drucksensoren DS und der Temperatursensoren TS dienen der Uberwachung der Gasdichte in den Teilräumen T1, T2 und T3. Die Dichte wir vom in die elektronische Zentraleinheit ES integrierten Mikroprozessor P aus den Druck- und Temperaturwerten bestimmt.
Der Mikroprozessor P steuert per Software das sukzessive Abfragen der Druck- und Temperaturwerte der einzelnen Teilräume sowie die Kontrolle dieser Werte durch das Bedienungspersonal über die Tastatur T und die Ausgabeeinheit AE. Eine tfberprüfungsroutine innerhalb der Software des Mikroprozessors P erkennt Falschmessungen sowie den Ausfall des Sensors.
Die Signale der Lichtsensoren LS werden einer gesonderten Schaltung S zugeführt, die i, Fehlerfall direkt den Interrupt-Eingang INT des Prozessors P ansteurt. Eine digitale Logikschaltung DLS erkennt den gestörten Teilraum und ermöglicht es, diesen über die Tastatur T und die Ausgabeeinheit AE abzufragen und/oder ein entsprechendes Signal an die Schutzeinrichtungen weiterzugeben.
- Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Uberwachung des Isoliergases von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen, vornehmlich SF6-isolierten Schaltanlagen, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t, daß die die Funktionsfhigkeit der Schaltanlage, vornehmlich das Isoliervermögen, kennzeichnenden Zustandsgrößen des Isoliergases durch Sensoren (DS, LS, TS) erfaßt werden und die Signale elektronisch weiterverarbeitet und bewertet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der Druck des Isoliergases durch einen an ein elektronisches Signalverarbeitungsgerät (ES) angeschlossenen Sensor (DS) überwacht wird, und daß bei Unterschreitung bzw. Uberschreitung eines den sicheren Betrieb kennzeichnenden Druckbereiches ein Alarmsignal gegeben wird und/oder eine Betriebsunterbrechung eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der Druck und die Temperatur des Isoliergases durch Sensoren (DS, TS) erfaßt werden, und daß in der elektronischen Einheit (ES) die durch die gasdynamische Zustandsgleichung gegebene Verknüpfung dieser Zustandsgrößen erfolgt und eine Kontrolle der die Isolationsfestigkeit kennzeichnenden Gasdichte erfolgt, und daß bei Unterschreiten einer für den sicheren Betrieb und/oder für die geforderte Isolationsfestigkeit notwendigen Gasdichte ein Alarmsignal gegeben wird und/oder eine Betriebunterbrechung eingeleitet wird.
4. Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z ei c h n e t, daß an das elektronische Signalverarbeitungsgerät (ES) zur Registrierung, Verarbeituny und Bewertung der Signale sowie zur Auslösung eines Fehleralarms und/oder einer Abschaltung einer Anlage oder Teile der Anlage die Sensoren (DSt LS, TS) verschiedener geschotteter Gasräume (T1, T2, T3) einer Anlage oder mehrerer Anlagen angeschlossen sind, und daß diese elektronische Zentraleinheit (ES) die überwachung mehrerer Teilräume übernimmt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektronische Zentraleinheit (ES) mit einem Mikroprozessor (P) ausgestattet ist, und daß das Abfragen der Druck- und Temperaturwerte der einzelnen Teilräume, die Bestimmung der Gasdichte aus diesen Zustandsgrößen, der Vergleich der Istwerte mit den Sollbereichen sowie im Falle des Uberschreitens oder Unterschreitens eine Alarmauslösung und/oder Betriebsunterbrechung durch in den Mikroprozessor (P) eingegebene Software gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das mit einem Mikroprozessor (P) ausgerüstete Signalverarbeitungsgerät (ES) mit einer vorgegebenen Frequenz die Druck- und/oder Temperaturwerte mehrerer gasisolierter Teilräume einer oder mehrerer Anlagen nacheinander ab fragt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zusätzlich zu einer langsamen, nacheinander erfolgenden Erfassung der Druck und Temperaturwerte der einzelnen Teilräume (T1, T2, T3), ein durch einen Fehlerlichtbogen erzeugtes und dessen Auftreten kennzeichnendes schnelles Signal sofort erfasst wird, und daß in einem solchen Fall ein Alarmsignal abgegeben wird und/oder eine Betriebsunterbrechung eingeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Meßgröße zur Erfassung eines Störlichtbogens der dabei auftretende Druck sprung und/oder das dabei auftretende Lichtsignal durch einen dem Frequenzspektrum des Signals angepaßten Drucksensor (DS) bzw. Lichtsensor (LS) erfasst wird und weitergeleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Drucksensor (DS) zur Uberwachung des Betriebsgasdruckes bzw. der Gasdichte auch zur Registrierung des durch einen Störlichtbogen erzeugten Drucksignals verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abtastung des Drucksignals in den überwachten Teilräumen mit einer so hohen Frequenz erfolgt, daß pro Teilraum mindestens eine Abfrage alle 10 Millisekunden erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a -d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, daß bei einem elektronischen Signalverarbeitungsgerät (ES) mit einem Mikroprozessor (P) die Erkennung eines Störlichtbogens nicht innerhalb der normalen Routine der Gasraumüberwachung erfolgt, sondern daß stattdessen das bei Auftreten eines Störlichtbogens entstehende Drucksignal und/oder Lichtsignal über eine gesonderte Schaltung (S) direkt dem Interrupt-Eingang (INT) des Prozessors (P) zugeleitet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Signale zur Erkennung eines Störlichtbogens innerhalb eines Teilraumes (T1, T2, T3) einer digitalen Logikschaltung (DLS) zugeleitet werden, und daß eine sofortige Identifizierung des gestörten Teilraumes und eine schnelle selektive oder vollständige Betriebsunterbrechung und/oder Alarmauslösung erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Signale der Sensoren über Optokoppler (OK) in die elektronische Einheit (ES) geführt werden und eine elektromagnetische Abschirmung der Einheit (ES) erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß über eine Tastatur (T) und eine Anzeigeeinheit (AE) die Druck- und Temperaturwerte der einzelnen Teilräume (T1, T2, T3) abgefragt werden können.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die in den einzelnen Teilräumen (T1, T2, T3) gemessenen Druck- und Temperaturwerte innerhalb des Signalverarbeitungsgerätes (ES) überprüft werden, und daß Meßfehler und insbesondere der Defekt eines Sensors (DS, LS, TS) erkannt und angezeigt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das elektronische Signalverarbeitungsgerät (ES) eine von der normalen Leckrate abweichende Absenkung der Gasdichte und/oder eine vom normalen Betriebsverhalten abweichende Temperaturveränderung erkennt und zur Anzeige bringt.