DE3601934C2 - Permanent überwachte Kondensatordurchführungsanordnung bei Großtransformatoren in Drehstromnetzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aus der Praxis bekannte permanent überwachte Kondensator­ durchführungsanordnung bei Großtransformatoren in Drehstromnetzen gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bei Kondensatordurchführungen besteht die Hauptisolation in der Regel aus einem Wickelkörper mit eingebetteten Kondensa­ torbelägen. Diese Beläge dienen zur Vergleichmäßigung der Spannungsverteilung sowohl radial im Wickelkörper, als auch entlang der äußeren Isolierstrecken. Der letzte, äußere Belag wird über eine kleine Durchführung isoliert aus dem Durchfüh­ rungsgehäuse herausgeführt und dort im Betrieb geerdet. Diese als Meßanschluß bezeichnete Anordnung wird zur Messung von Kapazität und Verlustfaktor der Durchführung im Neuzustand oder bei späteren Überprüfungen im Herstellerwerk benutzt. Die Gesamtisolation einer Kondensatordurchführung ist durch die eingebrachten Beläge in Teilisolierstrecken aufgeteilt. Wird solch eine Teilisolation schadhaft, ändert sich umgekehrt proportional zur Anzahl der Teilisolationen die Gesamtkapazität der Durchführung. Somit ergibt eine Kapazitätsmessung eine Aus­ sage über den Zustand der Teilisolationen.

Beginnende, innere Schäden bei Kondensatordurchführungen haben in der Regel ihren Ursprung im Ausfall von Teilisolationen. Da die elektrische Festigkeit der Gesamtanordnung einen großen Sicherheitsabstand zur Betriebsbeanspruchung hat, führt ein sogenannter Teildurchschlag einer Teilisolation nicht sofort zum totalen Durchschlag der Durchführung. Entstehende Gase oder hohe, örtliche Temperaturen im Bereich der Kurzschlußstelle einer ausgefallenen Teilisolation greifen jedoch im Laufe der Zeit zu den benachbarten Teilisolationen über. Ist eine aus­ reichende Anzahl von Teilisolationen dann überbrückt, erfolgt ein Totaldurchschlag, meist verbunden mit der vollständigen Zerstörung der Durchführung und der näheren Umgebung durch den fließenden Erdschlußstrom.

Die zur Zeit angewendeten Überwachungsanordnungen sollen auf die zuvor erwähnten Mechanismen ansprechen. Sind die Durchfüh­ rungen vollständig mit Öl gefüllt, führt die Gasbildung bei einem Teildurchschlag beispielsweise zu einer Druckerhöhung, die mittels Druckmeßeinrichtung gemeldet werden kann. Der Nachteil dieser Überwachungsart besteht in der Unsicherheit der Aussage. Das den Isolierkörper umgebende Isolieröl ist in der Regel gasaufnahmefähig, so daß ein Entstehen von Gas in der Anfangsphase eines Teildurchschlages nicht zu einer Druckerhöhung führt. Ist der Sättigungszustand erreicht, er­ folgt erst der Druckanstieg. Diese Zeitspanne kann jedoch länger sein als das beschriebene Fortschreiten der Teildurch­ schläge bis zum Totaldurchschlag.

Als Präventivmaßnahme wird auch eine Analyse von Ölproben der Isolierölfüllung auf Schadgase angewendet. Hierbei werden bereits geringe Mengen von Gasanteilen bestimmt, die eine sehr zuverlässige Aussage über eingetretene Schäden und teilweise auch die Art des Schadens zulassen. Der Nachteil dieser Maß­ nahme besteht in den zeitlich großen Prüfabständen. Damit stellt auch dieses Verfahren keine permanente Überwachung dar.

Aus der DE 29 03 319 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung und/oder An­ zeige von Störungen in einer Leistungskondensatoranlage bekannt, bei der zur Fehlerer­ fassung zwischen zwei Sternpunkten zweier Kondensatorschaltungen ein Stromwandler geschaltet ist. Der Aufbau ähnelt dabei einer Brückenschaltung. Tritt ein Differenzstrom zwischen den beiden Sternpunkten auf, so wird ein Fehlersignal und eine Anzeige erzeugt. Hinweise auf die Lösung der Problematik bei Kondensatordurchführungen werden nicht gegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine permanent überwachte Kondensatordurchführungsanordnung der eingangs ge­ schilderten Art zu schaffen, die eine selektive Meldung von Schäden bereits im Anfangsstadium ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen schaltungstechnischen Maßnahmen erreicht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß nunmehr Kondensatordurchführungen, besonders bei Großtransfor­ matoren in Netzen mit Spannungen oberhalb 245 kV ausreichend überwacht werden können, um innere Schäden rechtzeitig zu er­ kennen.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur ein Schaltbild für eine permanente Über­ wachung von Kondensatordurchführungen in einem Drehstromnetz.

Nach der Figur haben die Durchführungen der einzelnen Phasen U, V, W je eine Hauptkapazität C1_u, C1_v, C1_w, die jeweils durch den aktiven Isolierkörper mit Steuerbelägen gebildet wird. Zwischen dem letzten, äußeren Steuerbelag und dem Flansch einer jeden Durchführung besteht eine Flanschkapazität C2_u, C2_v und C2_w. Zwischen der jeweiligen Hauptkapazität und der jeweiligen Flanschkapazität ist ein nach außen geführter Meßanschluß 1, 2 und 3 vorgesehen. Mit Hilfe der Haupt- und Flanschkapazität wird eine kapazitive Spannungsteilung erreicht. Die Flanschkapazitäten aller Durchführungen sind durch die Befestigung auf dem geerdeten Transformatorenkessel in einem gemeinsamen Sternpunkt M1 vereinigt. Zwischen den Meßanschlüssen 1, 2 und 3 und dem künstlichen Sternpunkt M2 sind jeweils Abgleichkondensatoren CA_u, CA_v und CA_w eingesetzt. Das Verhältnis der Hauptkapazitäten zu den Abgleichkapazitäten CA_u, CA_v, CA_w wird so gewählt, daß Abgriffspannungen im Bereich bis 500 V entnommen werden können. Mit diesen Abgriffspan­ nungen wird ein künstlicher Sternpunkt M2 gebildet. Diese Ab­ gleichkondensatoren sind weiterhin erforderlich, um die Tole­ ranzen der einzelnen Abgriffspannungen auszugleichen und den künstlichen Sternpunkt auf Erdpotential einzustellen. Zwischen dem künstlichen Sternpunkt und dem Erdpotential ist eine Meß­ einrichtung 4 angeordnet, die im Falle einer Änderung der Teilerverhältnis an einer Durchführung mit einer entspre­ chenden Anzeige reagiert.

Mit dieser Anordnung lassen sich Veränderungen der Durchfüh­ rungskapazitäten erfassen, die größer sind als eventuell im Netz vorhandene Spannungstoleranzen der Phasen untereinander.

Man kann die Meßeinrichtung 4 mit einer Auslöseeinrichtung 7 kombinieren, die bei einer Kapazitätsänderung die gesamte Durchführungsanordnung abschaltet.

Die Meßeinrichtung ist zusätzlich mit einem Zeitverzögerungs­ glied 5 ausgerüstet, welches verhindert, daß kurzfristige Spannungsänderungen der Oberspannungsseite, beispielsweise bedingt durch Erdschlüsse, Kurzschlußunterbrechungen im Netz angezeigt werden.

Es ist auch möglich, daß die Meßeinrichtung 4 mit einer optisch oder akustisch wahrnehmbaren Einrichtung 6 verbunden ist, die beim Eintreten einer ersten Kapazitätsänderung eine Warnmeldung abgibt und daß erst bei weiteren Kapazitätsänderungen über die Auslöseeinrichtung 7 die gesamte Anordnung abgeschaltet wird.

Auch kann man über die Veränderung der Strangströme im künst­ lichen Sternpunkt M2 eine Aussage über diejenige Durchführung erhalten, deren Teilerverhältnis sich verändert hat. Dazu sind Meßgeräte 9, 10, 11 zwischen dem künstlichen Sternpunkt M2 und den Abgleichkondensatoren CA_u, CA_v, CA_w eingesetzt. Sobald eine Kapazitätsänderung in einer Durchführung eintritt, zeigt das dieser Durchführung zugeordnete Meßgerät einen höheren Wert als die Meßgeräte der beiden anderen Durchführungen an.

Claims (6)

1. Permanent überwachte Kondensatordurchführungsanordnung bei Großtransformatoren in Drehstromnetzen, mit drei Kondensatordurchführungen, von denen jede aus einem Wickelkörper mit eingebetteten Kondensatorbelägen besteht, mit je einem Meßanschluß, der mit dem letzten äußeren Kon­ densatorbelag verbunden ist, und mit einer äußeren Flansch­ kapazität zwischen dem letzten äußeren Kondensatorbelag und dem geerdeten Flansch einer jeden Durchführung, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßan­ schlüsse (1, 2, 3) der drei Kondensatordurchführungen über je einen Abgleichkondensator (CA_u, CA_v, CA_w) zu einem künstlichen Sternpunkt (M2) verbunden sind, der auf Erdpotential einstellbar ist, wobei zwischen dem künstlichen Sternpunkt (M2) und dem Erdpotential eine Meßeinrichtung (4) angeordnet ist.

2. Kondensatordurchführungsanordnung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßein­ richtung (4) mit einer Auslöseeinrichtung (7) verbunden ist, die bei einer Kapazitätsänderung der Kondensatorbeläge die gesamte Anordnung abschaltet.

3. Kondensatordurchführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (4) mit einem Zeitvergrößerungsglied (5) versehen ist.

4. Kondensatordurchführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (4) bei Eintreten einer ersten Kapazi­ tätsänderung der Kondensatorbeläge eine optisch oder aku­ stisch wahrnehmbare Einrichtung (6) betätigt, und daß bei weiteren Kapazitätsänderungen die Anordnung über die Aus­ löseeinrichtung (7) abgeschaltet wird.

5. Kondensatordurchführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Abgleichkondensatoren (CA_u, CA_v, CA_w) und dem Sternpunkt (M2) den jeweiligen Strom anzeigende Meßgeräte (9, 10, 11) eingesetzt sind, und daß bei Eintreten einer Kapa­ zitätsänderung in einer Durchführung das dieser Durchführung zugeordnete Meßgerät einen höheren Wert anzeigt als die Meß­ geräte der beiden anderen Durchführungen.

6. Kondensatordurchführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgleichkondensatoren (CA_u, CA_v, CA_w), die Meßeinrich­ tung (4) und/oder die Meßgeräte (9, 10, 11) in einem gemein­ samen Gehäuse (8) untergebracht sind: