DE4227686C2

DE4227686C2 - Anordnung zum Messen der Gasdichte

Info

Publication number: DE4227686C2
Application number: DE19924227686
Authority: DE
Inventors: Dieter Prof Dr Ing Koenig; Dirk Dipl Ing Brechtken
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2012-08-22
Also published as: DE4227686A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der Gasdichte gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

In SF₆-isolierten Anlagen und Geräten ist die Kenntnis der Dichte des vorhandenen SF₆-Isoliergases von großer Bedeutung. Sie bestimmt die Durchschlagsspannung der Anordnung. Bei den bisher verwendeten Verfahren wird die Dichte über eine Druckmes sung festgestellt. Als nachteilig erweist sich dabei der Zusam menhang zwischen Druck und Temperatur, der eine aufwendige Tem peraturkompensation erforderlich macht.

Aus der EP 0 070 801 A1 oder EP 0 348 244 A2 ist eine Vorrich tung bekannt geworden, mit der unter anderem auch die Dichte ei nes Fluids oder eines Gases detektiert werden kann. Weitere Hin weise auf eine solche Gasanalyse sind auch aus Hengstenberg, Sturm, Winkler, "Messen, Steuern und Regeln in der chemischen Technik", Band II, Betriebsmeßtechnik II, Springer Verlag, Ber lin, Heidelberg, New York, 1980, Seiten 95 und folgende bekannt geworden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, bei der die Sonde nicht unmittelbar innerhalb des zu messenden Gasvolu mens angeordnet sein kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.

Damit wird die Dichte innerhalb des Gasraumes indirekt dadurch überwacht, daß ein besonderes Gasmeßvolumen, in dem der Heiz draht untergebracht ist, über eine elastische, gasdichte Membran von dem zu überwachenden Gasvolumen getrennt ist.

Ändert sich in letzterem der Druck, so wird dies über die Mem bran dem Gasmeßvolumen - das dann mehr oder weniger dichtewirk sam komprimiert bzw. entspannt wird - mitgeteilt. Da das Gasmeß volumen mindestens über die Membran in Körperkontakt mit dem zu überwachenden Gasvolumen steht, wird ein Temperaturausgleich zwischen den Gasen stattfinden, so daß besondere Kompensations maßnahmen entbehrlich sind. Um solche Temperaturausgleiche zu fördern, ist es ratsam, das Gasmeßvolumen in einer Sonde anzu ordnen, die mindestens eine metallische Wandung enthält, die ganz oder teilweise unmittelbar mit dem zu überwachenden Gasvo lumen in Kontakt steht. So kann z. B. die Kapselungswandung ei ner gasisolierten metallgekapselten Schaltanlage gleichzeitig ein Wandungsteil dieser Sonde bilden.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung schematisch dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Er findung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Meß- und Wir kungsprinzipes der Erfindung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie B-B der Fig. 2.

In einem abgeschlossenen Raum mit dem Volumen V₀ gemäß Fig. 1 befindet sich Gas, z. B. SF₆, unter einem Druck p₁. Durch einen in diesem Volumen gespannten Heizdraht D fließt ein konstanter Strom I. Bei der jetzt vorhandenen Gasdichte in dem Volumen V₀ erwärmt sich der Heizdraht D auf eine Temperatur T₁. Das Voltme ter V mißt einen Spannungsabfall U₁ über dem Heizdraht D. Ein Gasverlust, beispielsweise durch ein Leck in dem das Volumen V₀ umschließenden Behältnis, führt zu einem neuen Druck p₂ (p₂ < p₁). Dies reduziert die Wärmeabfuhr vom Heizdraht D an die Umge bung im Volumen V₀. Infolgedessen stellt sich bei einer jetzt erhöhten Drahttemperatur T₂ (T₂ < T₁) ein neuer Gleichgewichts zustand ein. Die höhere Temperatur T₂ bewirkt bei konstantem Strom I einen erhöhten Spannungsabfall U₂ (U₂ < U₁) über den Heizdraht D. Die Zunahme des Spannungsabfalles (U₂-U₁) ist ein Maß für den Druckabfall (p₁-p₂) und wird als dessen Indikator verwendet.

Bei dem Verfahren ist darauf zu achten, daß die Temperaturen des Heizdrahtes D ausreichend niedrig sind, so daß es nicht zur thermischen Zersetzung des zu überwachenden Gases kommt.

In Fig. 2 ist eine praktische Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage mit einer zylindrischen Kapselungswandung 1 und einem darin mit Hilfe von Tragisolatoren 2 gehaltenen, Hochspannung führenden Leiter. In einem Durchbruch der Kapselungswandung ist eine Sonde S eingesetzt, die von einem hermetisch abgeschlossenen Behältnis 4 gebildet ist, das mit einem Meßgas aufgefüllt ist. Dieses Gas ist zweckmäßig mit dem Gas identisch, das sich innerhalb der Kapselungswandung 1 der Schaltanlage befindet. Innerhalb des Behältnisses befindet sich ein Meßgasvolumen V₀₁ und in dem Meß gasvolumen ein Heizdraht D. Die Sonde S ragt mit ihrem kopfsei tigen Ende, das von einer elastischen Membran M abgeschlossen ist, in den Gasraum V₀ der Schaltanlage. Damit ist sicherge stellt, daß sich beidseitig der Membran M Gas befindet, nämlich einmal das zu überwachende Gas der Schaltanlage sowie das Meßgas der Sonde S. Sinkt der Druck des zu überwachenden Gases inner halb des Volumens V₀ der Kapselungswandung 1 der Schaltanlage, z. B. infolge eines Leckes, so wird dies über die elastische Membran M dem Meßgasvolumen V₀₁ mitgeteilt, in dem sich die Mem bran relativ - in das Schaltanlagenbehältnis hinein - ausdehnen und das Meßgasvolumen V₀₁ vergrößern wird. Dies hat einen Dich teabfall im Meßvolumen V₀₁ zur Folge, der sich in der Änderung des Spannungsabfalles am Heizdraht D niederschlägt. Die Wände der Sonde S bzw. die Membran M sollten so angeordnet bzw. be schaffen sein, daß ein hinreichender Temperaturausgleich zwi schen dem zu überwachenden Gas und dem Meßgas möglich ist.

Die Fig. 3 zeigt die Ansicht gemäß Schnittlinie B-B der Fig. 2.

Claims

1. Anordnung zur Gasdichtemessung in gasisolierten, insbe sondere SF₆-isolierten, Anlagen, mit der der Wärmetransport durch das Isoliergas als Maß für die Gasdichte detektiert wird, wobei ein einem zu überwachenden Gasvolumen zugeordneter Heizdraht mit einem konstanten Strom beaufschlagt und dessen Spannungsabfall änderung als Maß für die Gasdichte detektiert wird, und der Heizdraht in einem zusätzlichen Gasvolumen (V₀₁) eingebracht ist, welches von dem zu überwachenden Gasvolu men (V₀) mittels einer druckausgleichenden Membran (M) getrennt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (M) in die Kapselungswandung (1) einer Hoch- bzw. Mittelspannungsschaltanlage eingebaut ist und das Gas des zu sätzlichen Gasvolumens (Gasmeßvolumen V₀₁) mit der Kapselungs wandung in Berührung steht.