DE69935302T2

DE69935302T2 - Verfahren zur Messung der Dichte eines dielektrischen Gases in einer erdverlegten gekapselten Leitung

Info

Publication number: DE69935302T2
Application number: DE69935302T
Authority: DE
Inventors: Jean Marmonier
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: CA2292930A1; EP1014522B1; US6367308B1; KR20000048234A; FR2787571B1; EP1014522A1; JP2000283906A; DE69935302D1; FR2787571A1

Description

Die Erfindung betrifft erdverlegte, gekapselte Stromleitungen mit Gasisolierung. Eine solche Leitung enthält einen zylindrischen Metallmantel, der mit einem dielektrischen Druckgas, im allgemeinen Schwefelhexafluorid (SF6) oder ein Gemisch aus Hexafluorid und Stickstoff, gefüllt ist und in welchem ein Stromleiter angeordnet ist. Bei Verwendung ist der Mantel der Leitung in einer Tiefe von zwei Metern oder mehr im Erdboden verlegt.
Die Erfindung gibt insbesondere ein Verfahren zur Messung der Dichte des dielektrischen Druckgases innerhalb des Mantels der erdverlegten, gekapselten Leitung an.
Die Messung der Dichte des in dem Mantel einer erdverlegten, gekapselten Leitung enthaltenen Gases besteht gewöhnlich darin, den Druck P und die Temperatur T des Gases zu messen und die Druckmessung in Abhängigkeit von der Temperaturmessung nach den Isodensitäts-Kennlinien D1, D2, D3 von Gas auszugleichen, wie dies in 1 dargestellt ist. Dieser Ausgleich kann entweder in einem Erfassungsmodul erfolgen, das die Druck- und Temperaturwerte zweier unterschiedlicher Messfühler empfängt, oder aber direkt in dem Gehäuse des Druckfühlers, der somit ein Dichtemesser ist. In dem letztgenannten Fall erfolgt die Temperaturmessung über diesen Messfühler, wobei das Ausgangssignal (beispielsweise ein Industriestandard-Signal 4–20mA) desselben aussagekräftig ist für die gemessene Dichte.
Ein bedeutender Fehler bei der Bestimmung der Gasdichte ist darauf zurückzuführen, dass der Temperaturmessfühler, der gegebenenfalls in den Druckmessfühler integriert sein kann, an der Außenfläche des Mantels der Leitung montiert ist, so dass der Messfühler die Temperatur von Gas nur in einem Bereich nahe der Manteloberfläche ermittelt. Diese ermittelte Temperatur ist jedoch im allgemeinen nicht gleich der Durchschnittstemperatur von Gas im Inneren des Mantels, woraus sich ergibt, dass die gemessene Dichte mit einem Fahler in der Größenordnung von einigen Prozent behaftet ist. Wie beispielhaft in 2 dargestellt ist, kann die Temperatur TS des Mantels um einige Grad Celsius, typischerweise um 5°C niedriger sein als die Gasdurchschnittstemperatur TG im Inneren des Mantels aufgrund des Durchgangs eines Nennstroms in dem Leiter der Leitung. Daraus ergibt sich, dass die ermittelte Dichte D3 ausgehend von der Druckmessung P und der Temperaturmessung TS größer sein kann als die tatsächliche Dichte D2 des Gases. Dieser Fehler erweist sich für den Schutz der gekapselten Leitung als störend.
Um diesem Nachteil Abhilfe zu schaffen, ist es bekannt, einen Ausgleich der gemessenen Dichte in Abhängigkeit von dem durch den Leiter der Leitung fließenden Strom durchzuführen, indem von dem Prinzip ausgegangen wird, dass der Messfehler der Dichte von Isoliergas um so größer ist, je höher der durch den Leiter der Leitung fließende Strom ist. Diese Lösung ist jedoch kostspielig auszuführen, da sie eine Messung einer zusätzlichen physikalischen Größe, nämlich des Stroms, erfordert. Da jedoch die Messung des durch die gekapselte Leitung fließenden Stroms nur im Bereich einer Eingangsstufe erfolgen kann, ist es erforderlich, diese Messinformation über sämtliche Dichtemessfühler zu verteilen, die entlang der gekapselten Leitung montiert sind, was in der Praxis aufwendig und kostspielig ist.
In der FR-A-2 734 362 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Dichte eines Isoliergases bei einem elektrischen Gerät aus dem Stand der Technik beschrieben.
Ziel der Erfindung ist somit, ein Verfahren zur Messung der Dichte eines dielektrischen Druckgases in einer erdverlegten, gekapselten Stromleitung anzugeben, das nicht diesen Nachteil aufweist.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass bei erdverlegten, gekapselten Leitungen ein direkter Zusammenhang zwischen dem durch den Leiter der Leitung fließenden Strom und der Temperaturabweichung zwischen der Oberfläche des Leitungsmantels und dem Gas innerhalb dieses Mantels darin besteht, dass die Umgebungstemperatur um den Mantel herum wenig schwankt und der Mantel im Falle einer erdverlegten, gekapselten Leitung nicht den Auswirkungen insbesondere von Sonneneinstrahlung unterliegt.
Insbesondere ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Messung der Dichte eines dielektrischen Druckgases in einer erdverlegten, gekapselten Stromleitung, das darin besteht, den Druck und die Temperatur des dielektrischen Gases mit einem Messfühler zu messen, der an dem Mantel der Leitung montiert ist, und einen Ausgleich der Druckmessung in Abhängigkeit von der Temperaturmessung nach den Isodensitäts-Kennlinien von dielektrischem Gas durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Isodensitäts-Kennlinien ausgehend von einer Kennlinie korrigiert werden, die repräsentativ ist für eine Abweichung zwischen der Oberflächentemperatur des Mantels der Leitung und der Durchschnittstemperatur des Gases im Inneren der Leitung bei durch den Leiter der Leitung fließenden, ansteigenden Strömen.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Messfühler mit den Merkmalen aus Anspruch 2 zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen noch besser verständlich.
1 zeigt in einem Diagramm Druck in Bar/Temperatur in Grad Celsius das Verfahren zum Messen der Dichte von dielektrischem Gas in einer erdverlegten, gekapselten Leitung nach den Isodensitäts-Kennlinien.
2 zeigt in einem Diagramm analog zu dem aus 1 den Messfehler der Gasdichte, wenn nicht berücksichtigt wird, dass die mit einem Messfühler ermittelte Temperatur, der am Mantel der Leitung montiert ist, sich von der Durchschnitttemperatur des Gases im Inneren des Mantels unterscheidet.
3 zeigt die Abweichung, die zwischen der Temperatur an der Oberfläche des Mantels der erdverlegten, gekapselten Leitung und der Durchschnittstemperatur des Gases im Inneren des Mantels bei durch den Leiter der Leitung fließenden, ansteigenden Strömen besteht.
4 zeigt in einem Diagramm analog zu dem aus 1 das Verfahren zum Messen der Dichte eines dielektrischen Druckgases in einer erdverlegten, gekapselten Stromleitung mit Hilfe von Isodensitäts-Kennlinien, die ausgehend von einer Kennlinie korrigiert werden, die repräsentativ ist für eine Abweichung zwischen der Oberflächentemperatur des Mantels der Leitung und der Durchschnittstemperatur des Gases im Inneren der Leitung bei durch den Leiter der Leitung fließenden, ansteigenden Strömen.
5 zeigt sehr schematisch eine erdverlegte, gekapselte Leitung mit einem Dichtemesser zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 und 2 wurden bereits vorangehend dargelegt.
In 3 stellt die Kennlinie TG den Verlauf der Durchschnittstemperatur des Gases in dem Mantel der erdverlegten, gekapselten Leitung in Abhängigkeit von stärker werdenden Strömen dar, die durch den Leiter der gekapselten Leitung fließen. Die Kennlinie TS stellt den Verlauf der Temperatur an der Manteloberfläche der erdverlegten, gekapselten Leitung in Abhängigkeit von stärker werdenden Strömen dar, die durch den Leiter der gekapselten Leitung fließen. Die Kennlinien TS und TG werden durch experimentelle Messungen erhalten. Die Kennlinie E stellt die Abweichung zwischen den Kennlinien TG und TS dar. Jedem Temperaturwert, der von einem Temperaturfühler gemessenen wird, der an der Außenfläche des Mantels der erdverlegten, gekapselten Leitung montiert ist, entspricht somit eine Abweichung zwischen der von dem Messfühler gemessenen Temperatur und der Durchschnittstemperatur des Gases innerhalb des Mantels der gekapselten Leitung. Jeder Abweichung zwischen der von dem Temperaturfühler gemessenen Temperatur und der Durchschnittstemperatur des Gases im Inneren des Mantels der gekapselten Leitung entspricht auch ein Rechenfehler der Dichte von Gas, wenn die in 1 und 2 dargestellten Isodenitäts-Kennlinien Berücksichtigung finden.
In 4 ist dieser Fehler in den korrigierten Isodensitäts-Kennlinien D1', D2', D3' integriert. Diese korrigierten Isodensitäts-Kennlinien entsprechen den Isodensitäts-Kennlinien D1, D2, D3, die bezüglich der Koordinaten jeweils um die Kennlinie E erhöht sind.
Folglich wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Messung der Dichte von dielektrischem Druckgas im Inneren des Mantels 1 (5) einer erdverlegten, gekapselten Leitung nur ausgehend von einer Druckmessung 2 und einer Temperaturmessung T des Gases berechnet, die mit Hilfe eines Messfühlers 2 erfolgen, der an der Außenfläche des Mantels montiert ist und mit dem Innenraum des Mantels in Verbindung steht. Es ist nicht erforderlich, den durch den Leiter 3 der gekapselten Leitung fließenden Strom zu messen. Die korrigierten Isodensitäts-Kennlinien D1', D2', D3' können in die Rechenschaltkreise des Messfühlers 2 einprogrammiert werden, wenn es sich um einen Dichtemesser handelt, oder aber in eine Erfassungseinheit 4, wenn nämlich zwei Messfühler zum Messen des Drucks und der Temperatur verwendet werden, so dass ein Wert D' der Dichte von dielektrischem Gas mit verbesserter Genauigkeit erhalten wird.

Claims

Verfahren zur Messung der Dichte eines dielektrischen Druckgases in einer erdverlegten, gekapselten Stromleitung, das darin besteht, den Druck (P) und die Temperatur (T) des dielektrischen Gases mit einem Messfühler (2) zu messen, der an dem Mantel (1) der Leitung montiert ist, und einen Ausgleich der Druckmessung in Abhängigkeit von der Temperaturmessung nach den Isodensitäts-Kennlinien (D1, D2, D3) von dielektrischem Gas durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Isodensitäts-Kennlinien ausgehend von einer Kennlinie (E) korrigiert werden, die repräsentativ ist für eine Abweichung zwischen der Oberflächentemperatur des Mantels der Leitung und der Durchschnittstemperatur des Gases im Inneren der Leitung bei durch den Leiter der Leitung fließenden, ansteigenden Strömen.
Messfühler zum Messen der Dichte eines dielektrischen Druckgases in einer erdverlegten, gekapselten Stromleitung, mit einer Vorrichtung (2), die dazu bestimmt ist, an den Mantel der Leitung montiert zu werden, um den Druck (P) und die Temperatur (T) des dielektrischen Gases zu messen, und mit einer Vorrichtung (4), um einen Ausgleich der Druckmessung in Abhängigkeit von der Temperaturmessung nach Isodensitäts-Kennlinien (D1', D2', D3') von dielektrischem Gas durchzuführen, die ausgehend von einer Kennlinie (E) korrigiert werden, die repräsentativ ist für eine Abweichung zwischen der Oberflächentemperatur des Mantels der Leitung und der Durchschnittstemperatur des Gases im Inneren der Leitung bei durch den Leiter der Leitung fließenden, ansteigenden Strömen.