EP2828874B1 - Verfahren zur prüfung eines gasisolierten elektrischen hochspannungsbetriebsmittels, insbesondere zur prüfung eines sf6-gefüllten hochspannungs-leistungsschalters sowie schaltungsanordnung umfassend wenigstens ein elektrisches hochspannungsbetriebmittel mit einer isoliergasfüllung - Google Patents

Verfahren zur prüfung eines gasisolierten elektrischen hochspannungsbetriebsmittels, insbesondere zur prüfung eines sf6-gefüllten hochspannungs-leistungsschalters sowie schaltungsanordnung umfassend wenigstens ein elektrisches hochspannungsbetriebmittel mit einer isoliergasfüllung Download PDF

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EP2828874B1
EP2828874B1 EP13706921.7A EP13706921A EP2828874B1 EP 2828874 B1 EP2828874 B1 EP 2828874B1 EP 13706921 A EP13706921 A EP 13706921A EP 2828874 B1 EP2828874 B1 EP 2828874B1
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EP
European Patent Office
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equipment
filling
control device
piece
gas
Prior art date
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EP13706921.7A
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English (en)
French (fr)
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EP2828874A1 (de
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Jürgen Beuting
Tim BUCKSTEEG
Jens ZURMÜHLEN
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RWE Deutschland AG
Original Assignee
RWE Deutschland AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H01H33/563—Gas reservoirs comprising means for monitoring the density of the insulating gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/16—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"
    • H01H9/167—Circuits for remote indication

Definitions

  • the invention relates to a method for testing a gas-insulated high-voltage electrical equipment, for the commissioning of such equipment after maintenance and recommissioning or as a first commissioning.
  • the invention further relates to a circuit arrangement comprising at least one high-voltage electrical operating medium with an insulating gas filling.
  • Transducers are used to transform alternating voltages and alternating currents to uniform values that can be detected with measuring instruments.
  • a transducer allows galvanic isolation between the test object and the measuring instrument.
  • Circuit-breakers are used to maintain rated current permanently and short-circuit overcurrents and short-circuit currents. Circuit breakers are usually used to interrupt high alternating currents.
  • Such electrical equipment is often filled with an insulating and quenching gas.
  • Suitable extinguishing gas is, for example, SF 6 (sulfur hexafluoride).
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • a contact separation in a circuit breaker initially leads to an arc between the contacts, which are arranged for example in a filled with insulating Wegzierpol. In the Heidelbergowskipolen the insulating gas is trapped below a predetermined minimum pressure and causes extinction of a resulting arc.
  • Both the switchgear poles of circuit breakers and other insulating gas-filled housing of electrical equipment are designed as pressure hull that must meet certain tightness and strength requirements to the resulting by the pressurization and / or by switching operations Forces to withstand.
  • These pressure bodies are often hollow bodies made of porcelain and steel, which, for example, are constantly subjected to an internal overpressure of 8 bar. For example, during switching operations in a circuit breaker, pressure peaks of up to 15 bar may occur above atmospheric pressure. The strength of the material plays a crucial role. When restarting a serviced circuit breaker and during a first commissioning, there is a risk that the switch bursts during the filling process or due to the resulting forces when testing. For the safety of the personnel, which performs a filling of the electrical equipment, it is necessary to fill the high voltage resources from a safe distance.
  • the method comprises a permanent monitoring of the filling amount of the insulating gas of the equipment.
  • a measuring device is provided on the operating means, which has a pressure sensor and a temperature measuring element in an insulating chamber of the equipment.
  • the measuring device further comprises a processing device for determining the filling quantity of the gas from the pressure measurement value measured by the pressure sensor and the associated temperature measurement value measured by the temperature measuring element.
  • the temperature element and the pressure transducer deliver their measuring signals to the processing device, which processes these signals and outputs a signal corresponding to the filling quantity. This signal can be transmitted by remote data transmission to a remotely located evaluation device.
  • a device for pressure monitoring at a Wegzierpol an electrical switching device, which is filled with an insulating gas is from the DE 10 2007 016 720 A1 known.
  • Another unit for monitoring and / or signaling / visualization of operating variables of a gas-insulated switchgear is, for example, from DE 10 2008 063 682 A1 known, wherein the monitoring unit described therein is provided with at least one measuring cell for detecting the density and pressure of a protective gas located in the gas space of the gas-insulated switchgear and with a processing unit which processes the variables detected by the measuring cell.
  • An electrical circuit breaker is for example from the DE 10 2010 013 877 A1 known.
  • the known devices for pressure monitoring in protective gas-insulated electrical equipment are primarily used to detect a pressure drop to possibly perform maintenance on the equipment can.
  • an encapsulated switchgear for high and medium voltages comprising a plurality of located in the interior of the enclosure Sonsoren and a central monitoring device for exchanging information with O-surface wave sensors, wherein an antenna element of the monitoring device is disposed on the enclosure and directed to the interior.
  • the sensors are selectively interrogated.
  • From the DE 10 2005 047 740 A1 is a monitoring of the current technical state of a SF6 filled circuit breaker known.
  • This includes a power distribution device and an external monitoring device with telemetry assemblies that allow permanent monitoring.
  • an actuator for changing the operating state of the power distribution device is provided. This makes it possible to automatically and directly perform an optionally necessary after checking the technical condition of the power distribution device by the external device disconnection or switching of the power distribution device.
  • the known prior art does not take into account the problem of initial commissioning or recommissioning of a circuit breaker, possibly even after safe filling.
  • circuit breakers For example, during a first or re-commissioning of circuit breakers, it is necessary to test them after filling with compressed gas.
  • the porcelain of the pressure hull may have suffered damage during transport, which does not lead to breakage of the porcelain body when first filled with insulating gas / extinguishing gas, but still there is the possibility that voltage peaks / force peaks during commissioning of the equipment for bursting of the porcelain or a Pressure hull made of steel can lead.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for testing a gas-insulated high-voltage electrical equipment, which is particularly suitable for the initial commissioning or recommissioning of the equipment after maintenance and which bears the above-mentioned problem in particular account.
  • the invention is further based on the object to provide a corresponding circuit arrangement.
  • a method for testing a gas-insulated electrical high-voltage operating means comprises at least one gas filling or gas removal by means of a filling or removal device, the monitoring of the filling or removal process by monitoring one or more measurands of states and / or changes in state of the filling, and / or the Removal device and / or state changes of the filling, and / or the removal device and / or the equipment and / or a gas storage device selected from the measures mass, temperature, pressure and flow or volume flow and the decommissioning or commissioning of the equipment for the purpose of checking the same by means of at least one Control device and at least one galvanically separated from the control device operating device, wherein the method monitoring and visualization of the operating state or switching state d it comprises operating means at the operating device.
  • the method according to the invention thus enables both a remote control and monitoring of the filling or removal process of Betribsffens with Löchgas or insulating, but also a remote commissioning or Probesciens the equipment, providing a complete electrical isolation of an operating device of a control device or a songennanten automation device is.
  • a control device or automation device may be provided, for example, a programmable logic controller for the output of switching commands and for controlling valves and / or fittings.
  • a Be for example, a Be Shellvorpang and subsequent trial circuits can be performed from a secure position of the operator. Because there is no galvanic coupling between the operating device and a control device / automation device, high-voltage switchgears can largely do without the laying of pipes and / or lines for the purpose of remote filling and remote switching.
  • a radio link that can be established, for example, via Bluetooth, WLAN, IWLAN or via a GSM network (GPRS or UMTS).
  • an initiation and / or the completion of a filling or removal operation is remotely controlled via the control device.
  • the control device may be programmed such that a filling operation of the operating means is terminated when, for example, the gas pressure between a gas storage device and the operating means, for example the insulating gas chamber of a Wegzierpols, is balanced.
  • the filling process can be terminated when, for example, in a supply line to the electrical equipment has fallen below a certain volume flow or a predetermined volume has already been enforced.
  • the method according to the invention comprises a plausibility check of the filling and / or removal process by comparing a plurality of measured variables of states or state changes of the filling device and / or the removal device and / or the operating means and / or the gas storage device.
  • This makes it possible to ensure that the filling was successful and there is no leak in the supply line and / or the operating medium and / or the removal device.
  • This can be done for example by pressure and optionally temperature measurement, optionally also at various points, density measurement, flow measurement and weighing to determine the amount of gas removed.
  • a feedback to the operating device in the sense that the operating device receives a signal as confirmation of a performed switching operation or a specific switch state.
  • a feedback of the operating state of the operating means can be tapped, for example, via a corresponding assignment of the connections to the operating medium. For example, in a circuit breaker, it makes sense to detect the switch position and pass it to the control device or feed back to the operating device.
  • the removal or filling process is monitored by means of a volume flow measurement between a gas storage device and the operating medium and is terminated as a function of the determined flow rate.
  • the filling process can be monitored via pressure and temperature sensors on the equipment.
  • a filling quantity signal can be calculated at a known density of the insulating gas on the basis of a measured gas pressure signal and a measured gas temperature.
  • a gas storage device in the form of one or more gas cylinders may be arranged on a weighing device.
  • scale or weighing device for example, plate-shaped weighing pan come into consideration, which work by means of strain gauges, which are aligned in a known manner via a Wheatstone bridge.
  • the method according to the invention is further characterized by a preferably repeated remote operation of the operating means with a feedback of the switching state or operating state after completion of the filling operation. In particular, this ensures safe commissioning or recommissioning of the equipment.
  • a circuit arrangement comprises at least one high-voltage electrical operating medium with an insulating gas filling, at least one filling and removal device for the Isoliergas spallung, at least one measuring device for monitoring one or more measures of states or changes in state of a gas storage device and / or the filling and removal device and / or the operating means, at least one control device which is coupled to the filling and removal device and an actuating device for the operating means and a galvanically isolated from the control device operating means via which the control device is actuated and the at least one feedback of the executed control commands and the switching state and / or operating state of the equipment outputs.
  • a filling and removal device for the insulating gas filling can be, for example, a valve with one or more solenoid valves, which is arranged in a connecting line between a gas storage device and the operating medium.
  • a variant of the circuit arrangement according to the invention is characterized by at least one switchable via the control device valve arrangement, which is arranged between the operating means and the gas storage device.
  • a valve arrangement may comprise one or more electrically actuated solenoid valves.
  • At least one flow measuring device is provided between the gas storage device and the operating means.
  • the flow measuring device may comprise, for example, an ultrasonic flow meter or a mass flow meter according to the Coriolis principle.
  • a flow measurement via the speed of a arranged in the gas flow impeller can be done.
  • insulating gas for example, SF 6 (sulfur hexafluoride) into consideration.
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • other inert gases such as the use of nitrogen.
  • An expedient variant of the circuit arrangement according to the invention is characterized by at least one weighing device on the gas storage device.
  • At least one temperature and / or one pressure sensor are provided on the operating means.
  • the circuit arrangement is further characterized by a wirelessly coupled to the controller operating device.
  • Both the control device and the operating device can be provided with a mains-independent power supply, but preferably the control device is supplied with emergency power.
  • an SF 6 -filled high-voltage circuit breaker is provided as electrical equipment, comprising an SF 6 -beaufschlagten Kunststofftechnikpol whose pressure body or switching chamber housing is made of ceramic.
  • the gas connection 6 of the circuit breaker 1 is connected via a supply line 8 to a gas cylinder 9 as a gas storage device.
  • a valve with a solenoid valve 10 is arranged, which is connected via a hereinafter referred to as automation unit 11 control device.
  • the gas cylinder 9 is on a Weighing unit 12 is arranged, which is connected via a weighing signal line 12a to the automation unit 11.
  • the automation unit 11 is further connected via the control lines 7 a, b, c, d, e to a control input 7 of the switching housing 5 of the circuit breaker 1.
  • the automation unit 11 is connected to an operating device via a radio link 13 which is only hinted at, the radio link 13 ensuring a complete electrical isolation between the radio link 13 and the operating device 14.
  • the initiation of a filling process for example, by remote control of the solenoid valve 10 via the operating device 14.
  • the solenoid valve 10 is opened, so that the path from the gas cylinder 9 is released into the circuit breaker 1.
  • the gas cylinder is placed on the weighing device 12.
  • the solenoid valve can be controlled by the automation unit 11, for example via a 24V relay.
  • Via a flow measuring device not shown, the amount of gas transferred from the gas cylinder 9 into the circuit breaker 1 can be determined.
  • Such a flow rate measurement would normally be sufficient to determine the filling of SF 6 .
  • the weighing device 12 as well as an additional temperature sensor 15 and an additional pressure sensor 16 are only for checking and are so far redundant.
  • the filling quantity can be determined by calculation using the gas equation; it is likewise possible to determine via the weighing signal line 12a which residual quantity is still contained in the gas cylinder 9.
  • the filling process can be completed and completed by the automation unit 11 by the solenoid valve 10 switching is controlled.

Landscapes

  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines gasisolierten elektrischen Hochspannungsbetriebsmittels, zur Inbetriebnahme eines solchen Betriebsmittels nach Wartung und Wiederinbetriebnahme oder als Erstinbetriebnahme. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltungsanordnung, umfassend wenigstens ein elektrisches Hochspannungsbetriebsmittel mit einer Isoliergasfüllung.
  • Als Hochspannungsbetriebsmittel kommen beispielsweise elektrische Leistungsschalter und Messwandler in Betracht. Messwandler dienen der Transformation von Wechselspannungen und Wechselströmen auf einheitliche Werte, die mit Messinstrumenten erfassbar sind. Ein Messwandler erlaubt die galvanische Trennung zwischen Messobjekt und Messinstrument.
  • Leistungsschalter dienen dazu, Nennstrom dauernd und Überströme sowie Kurzschlussströme kurzfristig zu führen. Leistungsschalter dienen in der Regel zum Unterbrechen hoher Wechselströme.
  • Solche elektrische Betriebsmittel sind häufig mit einem Isolier- und Löschgas gefüllt. Als Löschgas kommt beispielsweise SF6 (Schwefelhexafluorid) in Betracht. Beispielsweise eine Kontakttrennung in einem Leistungsschalter führt zunächst zu einem Lichtbogen zwischen den Kontakten, die beispielsweise in einem mit Isoliergas gefüllten Schaltgerätepol angeordnet sind. In den Schaltgerätepolen ist das Isoliergas unter einem vorgegebenen Mindestdruck eingeschlossen und bewirkt ein Erlöschen eines entstehenden Lichtbogens.
  • Sowohl die Schaltgerätepole von Leistungsschaltern als auch andere isoliergasgefüllte Gehäuse von elektrischen Betriebsmitteln sind als Druckkörper ausgebildet, die bestimmte Dichtigkeits- und Festigkeitsanforderungen erfüllen müssen, um den durch die Druckbeaufschlagung und/oder durch Schaltvorgänge entstehenden Kräften sicher standzuhalten. Diese Druckkörper sind häufig Hohlkörper aus Porzellan und Stahl, welche beispielsweise ständig mit einem inneren Überdruck von 8 bar beaufschlagt sind. Bei Schaltvorgängen in einem Leistungsschalter können beispielsweise Druckspitzen bis zu 15 bar über Atmosphärendruck auftreten. Der Festigkeit des Materials kommt dabei eine entscheidende Bedeutung zu. Bei einer Wiederinbetriebnahme eines gewarteten Leistungsschalters und bei einer Erstinbetriebnahme besteht die Gefahr, dass während des Füllvorgangs oder durch die entstehenden Kräfte beim Probeschalten der Schalter birst. Zur Sicherheit des Personals, welches eine Befüllung des elektrischen Betriebsmittel durchführt, ist es erforderlich, dass Hochspannungsbetriebsmittel aus sicherer Entfernung zu befüllen.
  • Beispielsweise aus der WO 2010/086024 A1 sind eine Messeinrichtung zum Bestimmen der Füllmenge eines SF6-Gases in einer Isolierkammer oder einer Schaltanlage und ein entsprechendes Verfahren bekannt, wobei das Verfahren eine dauerhafte Überwachung der Füllmenge des Isoliergases des Betriebsmittels umfasst. Dazu ist an dem Betriebsmittel eine Messeinrichtung vorgesehen, die in einer Isolierkammer des Betriebsmittels einen Druckaufnehmer und ein Temperaturmesselement aufweist. Die Messeinrichtung umfasst weiterhin eine Verarbeitungsvorrichtung zur Bestimmung der Füllmenge des Gases aus dem von dem Druckaufnehmer gemessenen Druckmesswert und dem von dem Temperaturmesselement gemessenen zugehörigen Temperaturmesswert. Das Temperaturelement und der Druckaufnehmer geben ihre Messsignale an die Verarbeitungsvorrichtung ab, die diese Signale verarbeitet und ein der Füllmenge entsprechendes Signal ausgibt. Dieses Signal kann per Datenfernübertragung an eine entfernt angeordnete Auswerteeinrichtung übertragen werden.
  • Eine Vorrichtung zur Drucküberwachung an einem Schaltgerätepol eines elektrischen Schaltgeräts, der mit einem Isoliergas befüllt ist, ist aus der DE 10 2007 016 720 A1 bekannt.
  • Eine weitere Einheit zur Überwachung und/oder Signalisierung/Visualisierung von Betriebsgrößen einer gasisolierten Schaltanlage ist beispielsweise aus der DE 10 2008 063 682 A1 bekannt, wobei die dort beschriebene Überwachungseinheit mit wenigstens einer Messzelle zur Erfassung der Dichte und des Drucks eines im Gasraum der gasisolierten Schaltanlage befindlichen Schutzgases und mit einer Verarbeitungseinheit versehen ist, welche die von der Messzelle erfassten Größen verarbeitet.
  • Ein elektrischer Leistungsschalter ist beispielsweise aus der DE 10 2010 013 877 A1 bekannt.
  • Die bekannten Einrichtungen zur Drucküberwachung bei schutzgasisolierten elektrischen Betriebsmitteln dienen in erster Linie dazu, einen Druckverlust zu detektieren, um ggf. Wartungen an dem Betriebsmittel vornehmen zu können.
  • Aus der WO 97/28589 ist eine gekapselte Schaltanlage für Hoch- und Mittelspannungen bekannt, die mehrere im Innenraum der Kapselung befindliche Sonsoren und eine zentrale Überwachungseinrichtung zum Informationsaustausch mit O-berflächenwellensensoren umfasst, wobei ein Antennenelement der Überwachungseinrichtung an der Kapselung angeordnet und auf den Innenraum gerichtet ist. Die Sensoren sind selektiv abfragbar.
  • Aus der DE 10 2005 047 740 A1 ist eine Überwachung des aktuellen technischen Ist-Zustandes eines SF6 gefüllten Leistungsschalters bekannt. Dieser umfasst ein Energieverteilungsgerät und eine externe Überwachungsvorrichtung mit Telemetriebaugruppen, die eine permanente Überwachung erlauben. Darüber hinaus ist ein Aktuator zum Ändern des Betriebszustandes des Energieverteilungsgeräts vorgesehen. Dadurch ist es möglich, eine gegebenenfalls nach der Überprüfung des technischen Zustands des Energieverteilungsgeräts durch die externe Vorrichtung notwendige Ab- oder Umschaltung des Energieverteilungsgeräts automatisch und direkt durchzuführen.
  • Der bekannte Stand der Technik trägt nicht dem Problem der Erstinbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme eines Leistungsschalters ggf. auch nach sicherer Befüllung Rechnung.
  • Beispielsweise bei einer Erst- oder Wiederinbetriebnahme von Leistungsschaltern ist es erforderlich, diese nach Befüllung mit Druckgas probezuschalten. Das Porzellan des Druckkörpers kann beispielsweise Transportschäden erlitten haben, die bei einer erstmaligen Befüllung mit Isoliergas/Löschgas noch nicht zum Bruch des Porzellankörpers führen, wobei jedoch dann immer noch die Möglichkeit besteht, dass Spannungsspitzen/Kraftspitzen bei Inbetriebnahme des Betriebsmittels zum Bersten des Porzellans oder eines Druckkörpers aus Stahl führen können. Für eine Befüllung und Funktionsprüfung des Betriebsmittels ist es für das Bedienpersonal in der Regel unerlässlich, sich in unmittelbare räumliche Nähe zu dem Betriebsmittel zu begeben.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prüfung eines gasisolierten elektrischen Hochspannungsbetriebsmittels bereitzustellen, welches sich insbesondere für die Erstinbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme des Betriebsmittels nach Wartung eignet und welches der zuvor geschilderten Problematik in besonderem Maße Rechnung trägt.
  • Die Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Schaltungsanordnung bereitzustellen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindugsgemäßen Schaltungsnordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ein Verfahren zur Prüfung eines gasisolierten elektrischen Hochspannungsbetriebsmittels gemäß der Erfindung umfasst wenigstens eine Gasbefüllung oder Gasentnahme mittels einer Befüll- oder Entnahmeeinrichtung, die Überwachung des Befüll- oder Entnahmevorgangs durch Überwachung einer oder mehrerer Messgrößer von Zuständen und/oder Zustandsänderungen der Befülleinrichtung, und/oder der Entnahmeinrichtung und/oder Zustandsänderungen der Befülleinrichtung, und/oder der Entnahmeinrichtung und/oder des Betriebsmittels und/oder einer Gasbevorratungseinrichtung, ausgewählt aus den Messgroßen Masse, Temperatur, Druck und Durchflussmenge oder Volumenstrom sowie die Außerbetriebnahme oder Inbetriebnahme des Betriebsmittels zwecks Überprüfung desselben mittels wenigstens einer Steuereinrichtung und wenigstens einer galvanisch von der Steureinrichtung getrennten Bedieneinrichtung, wobei das Verfahren eine Überwachung und Visualisierung des Betriebszustands oder Schaltzustands des Betriebsmittes an der Bedieneinrichtung umfasst.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht somit sowohl eine ferngesteuerte Durchführung und Überwachung des Befüll- oder Entnahmevorgangs des Betribsmittels mit Löchgas oder Isoliergas, sondern auch eine ferngesteuerte Inbetriebnahme oder Probeschaltung des Betriebsmittels, wobei eine vollständige galvanische Trennung einer Bedieneinrichtung von einer Steuereinrichtung oder einer songennanten Automatisierungseinrichtung vorgesehen ist. Unter einer Steuereinrichtung oder Automatisierungseinrichtung im Sinne der Erfindung kann beispeilsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung zur Ausgabe von Schaltbefehlen sowie zur Steuerung von Ventilen und/oder Armaturen vorgesehen sein.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren können beispielsweise ein Befüllvorpang und nachfolgende Probeschaltungen aus einer sicheren Position des Bedienpersonals durchgeführt werden. Dadurch, dass zwischen der Bedieneinrichtung und einer Steuereinrichtung/Automatisierungseinrichtung keine galvanische Koppelung besteht, kann in Hochspannungsschaltanlagen weitestgehend auf die Verlegung von Rohren und/oder Leitungen zwecks Fernbefüllung und Fernschaltung verzichtet werden.
  • Bei einer zweckmäßigen Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betätigung der Steuereinrichtung über die Bedieneinrichtung kabellos ferngesteuert erfolgt, d. h. über eine Funkstrecke, die beispielsweise über Bluetooth, WLAN, IWLAN oder über ein GSM-Netz (GPRS oder UMTS) aufgebaut werden kann.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt eine Einleitung und/oder die Beendigung eines Befüll- oder Entnahmevorgangs ferngesteuert über die Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung kann so programmiert sein, dass ein Befüllvorgang des Betriebsmittels dann beendet wird, wenn beispielsweise der Gasdruck zwischen einer Gasbevorratungseinrichtung und dem Betriebsmittel, beispielsweise der Isoliergaskammer eines Schaltgerätepols, ausgeglichen ist. Alternativ kann der Befüllvorgang dann beendet werden, wenn beispielsweise in einer Zuführleitung an das elektrische Betriebsmittel ein gewisser Volumenstrom unterschritten wurde oder ein vorbestimmtes Volumen bereits durchgesetzt wurde.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren gemäß der Erfindung eine Plausibilitätskontrolle des Befüll- und/oder Entnahmevorgangs durch Vergleich mehrerer Messgrößen von Zuständen oder Zustandsänderungen der Befülleinrichtung und/oder der Entnahmeeinrichtung und/oder des Betriebsmittels und/oder der Gasbevorratungseinrichtung. Hierdurch kann sichergestellt werden, ob die Befüllung erfolgreich war und kein Leck in der Zuführleitung und/oder dem Betriebsmittel und/oder der Entnahmeeinrichtung vorhanden ist. Dies kann beispielsweise durch Druck- und gegebenenfalls Temperaturmessung, gegebenenfalls auch an verschiedenen Stellen, Dichtemessung, Volumenstrommessung sowie Wiegen zur Bestimmung der entnommenen Gasmenge erfolgen.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt bei Ausführung eines Steuervorgangs durch die Steuereinrichtung eine Rückkoppelung an die Bedieneinrichtung in dem Sinne, dass die Bedieneinrichtung ein Signal als Bestätigung eines durchgeführten Schaltvorgangs oder eines bestimmten Schalterzustandes erhält. Hierzu kann beispielsweise über eine entsprechende Belegung der Anschlüsse an dem Betriebsmittel eine Rückmeldung des Betriebszustandes des Betriebsmittels abgegriffen werden. Beispielsweise bei einem Leistungsschalter ist es sinnvoll, die Schalterstellung zu erfassen und an die Steuereinrichtung weiterzugeben bzw. an die Bedieneinrichtung rückzukoppeln.
  • Bei einer zweckmäßigen Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Entnahme- oder Befüllvorgang mittels einer Volumenstrommessung zwischen einer Gasbevorratungseinrichtung und dem Betriebsmittel überwacht wird und in Abhängigkeit der ermittelten Durchflussmenge beendet wird. Alternativ kann der Befüllvorgang über Druck- und Temperatursensoren an dem Betriebsmittel überwacht werden. Ein Füllmengensignal kann bekanntermaßen bei bekannter Dichte des Isoliergases aufgrund eines gemessenen Gasdrucksignals und einer gemessenen Gastemperatur errechnet werden.
  • Zusätzlich kann eine Überwachung des Befüllvorgangs über eine Wägeeinrichtung an der Gasbevorratungseinrichtung erfolgen. Beispielsweise kann eine Gasbevorratungseinrichtung in Form von einer oder mehreren Gasflaschen auf einer Wägeeinrichtung angeordnet sein. Als Waage bzw. Wägeeinrichtung kommen beispielsweise plattenförmige Wägeteller in Betracht, die mittels Dehnmessstreifen funktionieren, die in bekannter Art und Weise über eine Wheatstonesche Messbrücke abgeglichen sind.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich weiterhin durch eine vorzugsweise mehrmalige ferngesteuerte Betätigung des Betriebsmittels mit einer Rückkoppelung des Schaltzustandes oder Betriebszustandes nach Beendigung des Füllvorgangs aus. Insbesondere hierdurch ist eine sichere Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme des Betriebsmittels gewährleistet.
  • Eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung umfasst wenigstens ein elektrisches Hochspannungsbetriebsmittel mit einer Isoliergasfüllung, wenigstens eine Befüll- und Entnahmeeinrichtung für die Isoliergasfüllung, wenigstens eine Messeinrichtung zur Überwachung einer oder mehrerer Messgrößen von Zuständen oder Zustandsänderungen einer Gasbevorratungseinrichtung und/oder der Befüll- und Entnahmeeinrichtung und/oder des Betriebsmittels, wenigstens eine Steuereinrichtung, die mit der Befüll- und Entnahmeeinrichtung und mit einer Betätigungseinrichtung für das Betriebsmittel gekoppelt ist sowie eine galvanisch von der Steuereinrichtung getrennte Bedienungseinrichtung, über die die Steuereinrichtung betätigbar ist und die wenigstens eine Rückkoppelung der ausgeführten Steuerbefehle sowie des Schaltzustandes und/oder Betriebszustandes des Betriebsmittels ausgibt.
  • Eine Befüll- und Entnahmeeinrichtung für die Isoliergasfüllung kann im Sinne der Erfindung beispielsweise eine Armatur mit einem oder mehreren Magnetventilen sein, die in einer Verbindungsleitung zwischen einer Gasbevorratungseinrichtung und dem Betriebsmittel angeordnet ist.
  • Eine Variante der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich durch wenigstens eine über die Steuereinrichtung schaltbare Ventilanordnung aus, die zwischen dem Betriebsmittel und der Gasbevorratungseinrichtung angeordnet ist. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann eine solche Ventilanordnung ein oder mehrere elektrisch betätigbare Magnetventile umfassen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist wenigstens eine Durchflussmesseinrichtung zwischen der Gasbevorratungseinrichtung und dem Betriebsmittel vorgesehen. Die Durchflussmesseinrichtung kann beispielsweise einen Ultraschalldurchflussmesser oder einen Massedurchflussmesser nach dem Coriolisprinzip umfassen. Im einfachsten Fall kann eine Durchflussmessung über die Drehzahl eines im Gasstrom angeordneten Flügelrades erfolgen.
  • Als Isoliergas im Sinne der Erfindung kommt beispielsweise SF6 (Schwefelhexafluorid) in Betracht. Möglich ist allerdings auch die Verwendung anderer Inertgase, wie beispielsweise die Verwendung von Stickstoff.
  • Eine zweckmäßige Variante der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich durch wenigstens eine Wägeeinrichtung an der Gasbevorratungseinrichtung aus.
  • Bei einer weiteren Variante der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung sind alternativ oder zusätzlich wenigstens ein Temperatur- und/oder ein Drucksensor an dem Betriebsmittel vorgesehen.
  • Die Schaltungsanordnung zeichnet sich weiterhin durch eine drahtlos mit der Steuereinrichtung gekoppelte Bedieneinrichtung aus. Sowohl die Steuereinrichtung als auch die Bedieneinrichtung können mit einer Netzstrom-unabhängigen Spannungsversorgung versehen sein, bevorzugt wird jedoch die Steuereinrichtung mit Notstrom versorgt.
  • Bei einer bevorzugten Variante der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist als elektrisches Betriebsmittel ein SF6-gefüllter Hochspannungs-Leistungsschalter vorgesehen, der einen SF6-beaufschlagten Schaltgerätepol umfasst, dessen Druckkörper bzw. Schaltkammergehäuse aus Keramik besteht.
  • Eine grob schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
  • Mit 1 ist ein 3-poliger SF6-Hochspannungs-Leistungsschalter bezeichnet, der ein Schaltergestell 2 mit drei auf Stützisolatoren 3 angeordneten Schaltkammerpolen 4, ein darunter angeordnetes Schaltgehäuse 5 sowie einen Gasanschluss 6 und einen Steuereingang 7 umfasst. Der Gasanschluss 6 des Leistungsschalters 1 ist über eine Zufuhrleitung 8 an eine Gasflasche 9 als Gasbevorratungseinrichtung angeschlossen. In der Zufuhrleitung 8 ist eine Armatur mit einem Magnetventil 10 angeordnet, welches über eine im Folgenden als Automatisierungseinheit 11 bezeichnete Steuereinrichtung angeschlossen ist. Die Gasflasche 9 ist auf einer Wägeeinheit 12 angeordnet, die über eine Wägesignalleitung 12a an die Automatisierungseinheit 11 angeschlossen ist. Die Automatisierungseinheit 11 ist weiterhin über die Steuerleitungen 7a, b, c, d, e an einen Steuereingang 7 des Schaltgehäuses 5 des Leistungsschalters 1 angeschlossen. Über eine nur andeutungsweise dargestellte Funkstrecke 13 ist die Automatisierungseinheit 11 mit einer Bedieneinrichtung verbunden, wobei die Funkstrecke 13 eine vollständige galvanische Trennung zwischen Funkstrecke 13 und Bedieneinrichtung 14 gewährleistet.
  • Die Einleitung eines Befüllvorgangs erfolgt beispielsweise durch ferngesteuerte Betätigung des Magnetventils 10 über die Bedieneinrichtung 14. Dazu wird das Magnetventil 10 geöffnet, sodass der Weg aus der Gasflasche 9 in den Leistungsschalter 1 freigegeben ist. Während des gesamten Befüllvorgangs steht die Gasflasche auf der Wägeeinrichtung 12. Das Magnetventil kann beispielsweise über ein 24V-Relais von der Automatisierungseinheit 11 angesteuert werden. Über eine nicht dargestellte Durchflussmesseinrichtung kann die von der Gasflasche 9 in den Leistungsschalter 1 übertragene Gasmenge ermittelt werden. Eine solche Durchflussmengenerfassung wäre in der Regel ausreichend, um die Abfüllung von SF6 zu bestimmen. Die Wägeeinrichtung 12 als auch ein zusätzlicher Temperatursensor 15 als auch ein zusätzlicher Drucksensor 16 dienen lediglich der Kontrolle und sind insoweit redundant. Mittels Temperatur und Druck kann die Füllmenge über die Gasgleichung rechnerisch ermittelt werden, über die Wägesignalleitung 12a kann ebenfalls ermittelt werden, welche Restmenge in der Gasflasche 9 noch enthalten ist.
  • Wenn der im Leistungsschalter 1 vorbestimmte Gasdruck erreicht ist oder wenn der Gasdruck im Leistungsschalter 1 gleich dem Gasdruck in der Gasflasche 9 ist oder wenn kein Durchfluss mehr stattfindet, kann der Befüllvorgang beendet sein und über die Automatisierungseinheit 11 vollständig beendet werden, indem das Magnetventil 10 schaltend angesteuert wird.
  • Sodann kann über die Bedieneinrichtung 14 eine Betätigung des Leistungsschalters 1 erfolgen. Über einen Abgriff der betreffenden Kontaktklemmen des Leistungsschalters kann an der Automatisierungseinheit 11 die Schalterstellung des Leistungsschalters zuverlässig ermittelt werden und eine Bedieneinrichtung 14 visualisiert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hochspannungs-Leistungsschalter
    2
    Schaltgestell
    3
    Stützisolatoren
    4
    Schaltkammerpole
    5
    Schaltgehäuse
    6
    Gasanschluss
    7
    Steuereingang
    7a, b, c, d, e
    Steuerleitungen
    8
    Zufuhrleitung
    9
    Gasflasche
    10
    Magnetventil
    10a
    Steuerleitung
    11
    Automatisierungseinheit
    12
    Wägeeinrichtung
    12a
    Wägesignalleitung
    13
    Funkstrecke
    14
    Bedieneinrichtung
    15
    Temperatursensor
    16
    Drucksensor

Claims (14)

  1. Verfahren zur Prüfung eines gasisolierten elektrischen Hochspannungsbetriebsmittels zur Inbetriebnahme eines solchen Betriebsmittels nach Wartung und Wiederinbetriebnahme oder als Erstinbetriebnahme umfassend wenigstens eine Gasbefüllung oder eine Gasentnahme mittels einer Befüll- und Entnahmeeinrichtung, die Überwachung des Befüll- oder Entnahmevorgangs durch Überwachung einer oder mehrerer Messgrößen von Zuständen oder Zustandsänderungen der Befülleinrichtung, und/oder der Entnahmeeinrichtung und/oder des Betriebsmittels und/oder einer Gasbevorratungseinrichtung, ausgewählt aus den Messgrößen Masse, Temperatur, Druck und Volumenstrom sowie die Außerbetriebnahme oder Inbetriebnahme des Betriebsmittels zwecks Funktionsprüfung des Betriebsmittels mittels wenigstens einer Steuereinrichtung und wenigstens einer galvanisch von der Steuereinrichtung getrennten Bedieneinrichtung, wobei das Verfahren eine Überwachung und Visualisierung des Betriebszustandes oder Schaltzustandes des Betriebsmittels an der Bedieneinrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einleitung und/oder Beendung eines Befüll- oder Entnahmevorgangs ferngesteuert über die Steuereinrichtung erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Steuereinrichtung über die Bedieneinrichtung kabellos ferngesteuert erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plausibilitätskontrolle des Befüll- und/oder Entnahmevorgangs durch Vergleich mehrerer Messgrößen von Zuständen oder Zustandsänderungen der Befülleinrichtung und/oder der Entnahmeeinrichtung und/oder des Betriebsmittels und/oder der Gasbevorratungseinrichtung erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung eines Steuervorgangs oder Schaltvorgangs durch die Steuereinrichtung an die Bedieneinrichtung rückgekoppelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entnahme- oder Befüllvorgang mittels einer Volumenstrommessung zwischen einer Gasbevorratungseinrichtung und dem Betriebsmittel überwacht wird und in Abhängigkeit der ermittelten Durchflussmenge beendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Füllvorgangs eine vorzugsweise mehrmalige ferngesteuerte Betätigung des Betriebsmittels mit einer Rückkoppelung des Schaltzustandes erfolgt.
  7. Schaltungsanordnung umfassend wenigstens ein elektrisches Hochspannungsbetriebsmittel mit einer Isoliergasfüllung, wenigstens eine Befüll- und Entnahmeeinrichtung für die Isoliergasfüllung, wenigstens eine Messeinrichtung zur Überwachung eines oder mehrerer Messgrößen von Zuständen oder Zustandsänderungen einer Gasbevorratungseinrichtung und/oder der Befüll- und Entnahmeeinrichtung und/oder des Betriebsmittels, wenigstens eine Steuereinrichtung, die mit der Befüll- und Entnahmeeinrichtung und mit einer Betätigungseinrichtung für das Betriebsmittel gekoppelt ist sowie eine galvanisch von der Steuereinrichtung getrennte Bedienungseinrichtung, über die die Steuereinrichtung betätigbar ist und die wenigstens eine Rückkoppelung der ausgeführten Steuerbefehle sowie des Schaltzustandes und/oder Betriebszustandes des Betriebsmittels empfängt und/oder ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einleitung und/oder Beendung eines Befüll- oder Entnahmevorganges über die Steuereinrichtung fernsteuerbar erfolgt.
  8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch wenigstens eine über die Steuereinrichtung schaltbare Ventilanordnung, die zwischen dem Betriebsmittel und der Gasbevorratungseinrichtung angeordnet ist.
  9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch wenigstens eine Durchflussmesseinrichtung zwischen der Gasbevorratungseinrichtung und dem Betriebsmittel.
  10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche7 bis 9, gekennzeichnet durch wenigstens eine Wägeeinrichtung (12) an der Gasbevorratungseinrichtung.
  11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch wenigstens einen Temperatur- und/oder Drucksensor (14, 15) an dem Betriebsmittel.
  12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch eine drahtlos mit der Steuereinrichtung gekoppelte Bedieneinrichtung (14).
  13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung und/oder die Bedieneinrichtung (14) eine netzstromunabhängige Spannungsversorgung aufweisen.
  14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13 mit einem SF6-gefüllten Hochspannungs-Leistungsschalter (1) als elektrisches Betriebsmittel.
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