DE3428322C2

DE3428322C2 -

Info

Publication number: DE3428322C2
Application number: DE19843428322
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dr. 8400 Regensburg De Lutz
Original assignee: Sachsenwerk AG
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1984-08-01
Filing date: 1984-08-01
Publication date: 1993-01-14
Also published as: DE3428322A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von gasisolierten Hochspannungs schaltanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 23 15 355 bekannt.

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 gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhter Druck verwendet. Der höhere Druck führt infolge der größeren Gasdichte zu einer erhöhten Isolationsfestigkeit.

Der Überwachung der Gasdichte kommt deshalb bei gasiso lierten Hochspannungsschaltanlagen eine besondere Bedeu tung zu. Bei gasisolierten Schaltanlagen sind üblicher weise mehrere Teilräume voneinander gasdicht abgeschottet. Zur Überwachung der Gasdichte in jedem der Teilräume werden Druckmanometer eingesetzt, wobei bei vollständig geschotteten Teilräumen pro Teilraum je eine Druckmeß einrichtung 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 Isolationsfestig keit der Anlage notwendigen Dichtewertes durch einen Ab fall des Druckes erkannt werden, so muß ein unterer Druck wert festgestellt werden, dessen Unterschreitung ein Alarm signal 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 An lage 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 be trieben werden muß.

Beim Auftreten eines Störlichtbogens innerhalb einer gas isolierten Schaltanlage entstehen aufgrund der thermischen Wirkung des Lichtbogens Schäden an der Anlage und in ihrer Umgebung. Um diesen Schaden zu begrenzen, sind Lichtbogen wächter entwickelt worden (J. Hesse, M. Niegl und H. Stahl, Begrenzung der Auswirkungen von inneren Lichtbogenstörun gen, Etz-104 (1983), S. 975-978). Auch hier wird pro Teil raum en Registriergerät (Lichtbogenwächter) benötigt.

Nachteil dieser zur Überwachung des Gasraumes eingesetzten Geräte ist der hohe Preis pro Einheit, der insbesondere dann ins Gewicht fällt, wenn eine Schaltanlage eine Viel zahl von Feldern mit mehreren geschotteten Teilräumen pro Feld hat.

Ein Weg zur Senkung dieser Kosten besteht darin, die ge schotteten Teilräume eines Schaltfeldes durch Filter mit einander zu verbinden, so daß pro Feld nur ein temperatur kompensiertes Druckmeßgerät mit Anzeigeeinheit notwen dig ist.

Eine derartige Einrichtung ist in der Calor-Emag-Mittei lung, Heft 1/1984, S. 6-12 von K. Scheppers beschrieben.

Nachteil einer solchen Lösung ist, daß im Falle einer Un dichtigkeit 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.

Die aus der DE-OS 23 15 355 bekannte Vorrichtung verwendet an der Außenseite der Kapselung eines jeden Teilabschnittes der Schaltanlage ange brachte Thermofühler zur Erfassung der dort auftretenden Tem peratur. Der sich bei einer Lichtbogenstörung ergebende Tem peraturgradient ist deutlich größer als der während des nor malen Betriebes mögliche Anstieg der Temperatur. Der Tempera turgradient wird einer Schaltvorrichtung zugeleitet, die nur oberhalb eines bestimmten Anstiegwertes das Thermofühlersi gnal weiterleitet und zur Unterbrechung der Energiezufuhr in dem von der Störung betroffenen Anlagenteil ausnutzt. Die bekannte Vorrichtung kann nachträglich an bereits im Betrieb befindliche Anlagen angebaut werden, ohne daß diese dabei geöffnet oder vorübergehend außer Betrieb gesetzt werden muß.

Nachteilig ist, daß die bekannte Einrichtung nur Erdschluß lichtbögen erfassen kann, da lediglich in diesen Störfällen ein nennenswerter Temperaturanstieg der Kapselung unmittel bar nach Beginn der Störung eintritt. Die bekannte Einrich tung kann andere unzulässige Zustände, wie eine Minderung des Isoliervermögens durch Undichtigkeiten überhaupt nicht erfassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine sehr genaue Überwachung gasisolierter Schaltanlagen kostengünstig er möglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

In die drei Teilräume T 1, T 2 und T 3 einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage sind je ein Drucksensor DS, ein Temperatursensor TS und Lichtsensor LS eingebracht. Die Signale dieser Sensoren werden einem zentralen elektroni schen Signalverarbeitungsgerät ES zugeführt.

Zur Vermeidung von Störeinflüssen werden die Leitungen von den Sensoren über Optokoppler OK in das Signalverarbeitungs gerät ES geführt.

Die Signale der Drucksensoren DS und der Temperatursen soren TS dienen der Überwachung der Gasdichte in den Teilräumen T 1, T 2 und T 3. Die Dichte wird z. B. vom in die elektronischen Zentraleinheit ES integrierten Mikro prozessor 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 Ausgabe einheit AE. Eine Überprüfungsroutine innerhalb der Soft ware des Mikroprozessors P erkennt Falschmessungen sowie den Ausfall des Sensors.

Die Signale der Lichtsensoren LS werden einer gesonderten Schaltung S zugeführt, die im Fehlerfall direkt den Inter rupt-Eingang INT des Prozessors P ansteuert. Eine digitale Logikschaltung DLS erkennt den gestörten Teilraum und er möglicht es, diesen über die Tastatur T und die Ausgabe einheit AE abzufragen und/oder ein entsprechendes Signal an die Schutzeinrichtungen weiterzugeben.

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit gasisolierter Hochspannungsschaltan lagen, insbesondere SF6-isolierten Schaltanlagen, die folgende Merkmale umfaßt:

- Sensoren zur Erfassung der Zustandsgrößen des Isoliergases in der Schaltanlage,
- ein elektronisches Signalverarbeitungsgerät, an dem die Sensoren angeschlossen sind, und das ein Alarmsignal abgibt oder eine Betriebsunterbrechung einleitet, wenn vorgegebene Grenzwerte über- oder unterschritten werden;

dadurch gekennzeichnet,
daß das elektronische Signalverarbeitungsgerät (ES) mit einem Mikroprozessor (P) ausgestattet ist,
daß das Signalverarbeitungsgerät (ES) mit einer vorgegebenen Frequenz nacheinander die Meßwerte der Sensoren (DS, TS, LS) an der Schaltanlage abfragt,
daß durch die Sensoren (DS, TS, LS) an der Schaltanlage Druck, Temperatur und Störlichtbogenerscheinungen erfaßt werden,
daß der Mikroprozessor aus dem Druck und der Temperatur, die die Isolationsfestigkeit kennzeichnende Gasdichte ermittelt und
daß der Mikroprozessor (P) bei Unterschreiten des Gas dichtewertes oder bei Überschreiten des Grenzwertes für die Temperatur oder für den Gasdruck oder bei Fest stellen eines Störlichtbogens das Alarmsignal auslöst oder die Betriebsunterbrechung einleitet.

2. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz, mit der das Signalverarbeitungsge rät (ES) die von den Sensoren (DS, TS, LS) erfaßten Druck- und Temperaturwerte der Schaltanlage abtastet, so hoch ist, daß mindestens eine Abfrage alle 10 ms erfolgt.

3. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bei einem Störlichtbogen auftretende Druck sprung durch einen dem Frequenzspektrum des Druck sprungs angepaßten Drucksensor (DS) erfaßt wird.

4. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei einem Störlichtbogen auftretende Licht signal durch einen dem Frequenzspektrum des Licht signals angepaßten Lichtsensor (LS) erfaßt wird.

5. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (DS) zur Überwachung des Betriebs gasdruckes zur Erfassung des bei einem Störlichtbogen auftretenden Drucksprungs eingesetzt wird.

6. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Drucksensoren (DS) oder dem Licht sensor (LS) beim Auftreten eines Störlichtbogens ab gegebene Signal über eine gesonderte Schaltung (S) di rekt dem Interrupt-Eingang (INT) des im Signalverar beitungsgerät (ES) angeordneten Mikroprozessor (P) zugeleitet wird.

7. Vorrichtung zur Überwachung der Funktions fähigkeit von gasisolierten Hochspannungsschalt anlagen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltanlage mehrere geschottete Teilräume (T 1, T 2, T 3) aufweist und
daß jeder Teilraum (T 1, T 2, T 3) Sensoren (DS, TS, LS) zur Erfassung der Zustands größen enthält.

8. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Drucksensoren (DS) oder dem Lichtsensor (LS) beim Auftreten eines Störlichtbogens abgegebene Signal einer digitalen Logikschaltung (DLS) zum schnellen Bestimmen des gestörten Teilraumes (T 1, T 2, T 3) zugeführt wird.

9. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sensoren (DS, TS, LS) abgegebenen Signale über Optokoppler (OK) an das Signalverar beitungsgerät (ES) geführt werden, wobei das Signal verarbeitungsgerät (ES) elektromagnetisch abgeschirmt ist.

10. Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das Signalverarbeitungsgerät (ES) eine Tastatur (TS) und eine Anzeigeeinheit (AE) zur Abfrage der Druck- und Temperaturwerte in den einzelnen abgeschotteten Teil räumen (T 1, T 2, T 3) angeschlossen sind.