EP3776780A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung eines windungsschlusses bei parallel angeordneten wicklungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung eines windungsschlusses bei parallel angeordneten wicklungen

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Publication number
EP3776780A1
EP3776780A1 EP18727205.9A EP18727205A EP3776780A1 EP 3776780 A1 EP3776780 A1 EP 3776780A1 EP 18727205 A EP18727205 A EP 18727205A EP 3776780 A1 EP3776780 A1 EP 3776780A1
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EP
European Patent Office
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current
coils
arrangement
coil
monitoring unit
Prior art date
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Pending
Application number
EP18727205.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Armschat
Klaus Pointner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP3776780A1 publication Critical patent/EP3776780A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/44—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the rate of change of electrical quantities
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62—Testing of transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/72—Testing of electric windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring an electrical arrangement, which has a plurality of coils arranged electrically in a parallel circuit. Farther, the invention relates to such an arrangement.
  • Such electrically arranged in a parallel circuit Spu len can occur, for example, in transformers or electrical's chokes (for example, in an air throttle or in an oil-insulated or gas-insulated throttle).
  • a turn circuit may occur.
  • the thermal energy input in the shorted by the Windungs gleich sene winding is not too large, it is desirable to quickly detect such a Windungs gleich. Then, for example, the arrangement quickly shut down who the. If the input of thermal energy is too high, a fire could otherwise occur.
  • the invention has for its object to provide a method and an arrangement in which a Windungs gleich a single turn can be detected safely and reliably.
  • the process can proceed in such a way that
  • WindungsBankes The occurrence of the Windungs gleiches is detected at the respective Spu le when the change in time of the ratio ses exceeds a predetermined threshold.
  • each Weil the ratio of the current difference and the average value of the current differences is formed for the coils. This ratio changes significantly with the occurrence of a short circuit and can therefore be comparatively easily and reliably monitored.
  • the method can also be such that the coils of the Pa rallelsctiv a (common) monitoring unit is assigned to the signals that describe the flow through the coils describe the currents, or the current differences descriptive bende signals (difference signals) are transmitted and from the the signals are evaluated, whereby the occurrence of the Windungs gleiches is recognized in the respective coil.
  • this monitoring unit advantageously all coils of the parallel circuit can be monitored.
  • the signals describing the coil currents can also be referred to as current signals
  • the signals describing the differences in current can also be referred to as signals representing the current differences.
  • the method can also run so that upon detection of the occurrence of a short circuit in one of the coils of the monitoring unit, a monitoring signal is transmitted to a monitoring receiver over. On the Kochwachungssig signal out then, for example, the electrical arrangement can be switched off.
  • the method can proceed in such a way that the monitoring signal is transmitted from the monitoring unit to the monitoring receiver by means of a wireless signal, in particular by means of a radio signal, and / or by means of an optical waveguide.
  • This type of transmission of the surveillance Signal is advantageously realized an electrical isolation between the monitoring unit and the Matterwachungsempfän ger.
  • the method may also be such that the arrangement has a first terminal and a second terminal, wherein during operation of the arrangement, the second terminal at least temporarily (in particular transient) has a greater electrical potential than the first terminal, and wherein the monitoring unit substantially the electric Po potential of the second terminal is operated.
  • This has the advantage that no electric potential separation between current measuring units (in particular current transformers) and the monitoring unit is required (if the current measuring units are also arranged at this second terminal).
  • An op tional temperature monitoring in the vicinity of the hotspot of the windings which is advantageously arranged in the upper region of Spu le (n) in the vicinity of the hotspot of the winding, then operates in particular on the same electric Po potential, so that the temperature measurement through the same Monitoring unit can be executed.
  • the method can also run so that the monitoring receiver is operated essentially at ground potential.
  • the monitoring receiver which is essentially arranged at ground potential, can be implemented comparatively easily, because no special insulation requirements have to be taken into account here. This is especially true in electrical arrangements, which are arranged at high voltage potential (or means voltage potential).
  • the method can also proceed in such a way that the arrangement has at least 2, in particular at least 3, coils arranged electrically in a parallel circuit.
  • Such Anord calculations with at least two, in particular at least three, electrically arranged in a parallel connection coils occur in particular at air throttles.
  • air throttles can also carry 20 or more coils (layers). point.
  • Such air throttles are often used in power transmission systems, for example, for Blindleis tion compensation or high-voltage direct current
  • the method can proceed in such a way that the arrangement is a coil arrangement, in particular an air coil arrangement.
  • the method it is also conceivable to use the method in oil-insulated coils, in particular in oil-insulated transformers.
  • the method may also be such that the current difference between the current flowing through one of the coils and the average of the currents flowing through the coils is determined by means of a respective current transformer connected in series to the respective coil, the second därwicklitch the current transformers are arranged in a series circuit and the series circuit forms a closed loop. Each coil is therefore associated with its own current transformer. This current transformer is arranged in the current path of the respective coil.
  • the power difference can advantageously be detected by measurement (that is, this current difference need not be calculated by a logic circuit or the like).
  • the monitoring unit can be constructed relatively easily and thus pondere güns tig. This is particularly advantageous in the area of high-voltage technology, where the monitoring unit is at high-voltage potential and therefore large measurement precision requirements are comparatively complicated and cost-intensive.
  • the method can also be such that a resistance (measuring resistor) is connected in parallel to the secondary windings, a signal (voltage signal) being formed by the voltage occurring across the resistor, which signal constitutes the current difference of the associated coil (to the mean value of the coil currents ) describes.
  • This signal can advantageously be supplied to the monitoring unit.
  • the method may also be such that the monitoring unit is supplied with electrical energy which is coupled from at least one of the currents flowing through the coils.
  • the monitoring unit is advantageously enough supplied with electrical energy, which is diverted from the arrangement with the parallel-connected coils.
  • the method can also run so that the monitoring unit is supplied with electrical energy, which is coupled out of at least one of the current transformers.
  • the electrical energy can be decoupled from all current transformers.
  • the entire current flowing through the arrangement is used for the power supply of the monitoring unit.
  • all current transformers are evenly burdened (loaded) and it is the symmetry and thus the measurement result is not affected.
  • the current transformer then advantageously have a dual function: the current transformers are used for measuring and power supply of the monitoring unit (Energy Harvesting).
  • a measuring device for the coils of the parallel circuit in each case determines the current flowing through this coil current (II, 12, 13) or in each case the current difference between the current flowing through this coil and the average value of the currents flowing through the coils, and
  • the signals receives the detected currents (II, 12, 13) or the determined Describe differences in current, and detects on the basis of the currents or differences in current, when one of the coils Win an gleichungsBank occurs.
  • This arrangement can be designed such that
  • the monitoring unit is designed such that it determines an average value of the current differences of the coils
  • WindungsBankes in the respective Spu le detects when the change with time of the ratio exceeds a predetermined threshold ei.
  • the arrangement can also be designed so that when Erken tion of the occurrence of a short circuit in one of the coils, the monitoring unit transmits a monitoring signal to egg nem monitoring receiver.
  • the arrangement can be designed such that the monitoring unit transmits the monitoring signal to the monitoring receiver by means of a wireless signal, in particular by means of a radio signal, and / or by means of an optical waveguide.
  • the arrangement can also be designed such that the arrangement has a first connection and a second connection, wherein during operation of the arrangement the second connection has at least temporarily (in particular transiently) a greater electrical potential than the first connection, and wherein the monitoring unit is arranged substantially on the elec- electric potential of the second terminal.
  • the arrangement can also be designed such that the monitoring receiver is arranged substantially at ground potential.
  • the arrangement may be configured such that the arrangement has at least 2, in particular at least 3, coils arranged electrically in a parallel circuit.
  • the arrangement can also be designed such that the arrangement is a coil arrangement, in particular an air coil arrangement or an arrangement with oil-insulated coils.
  • the arrangement may be configured such that the measuring device for each coil has a current transformer connected in series with the respective coil, the secondary windings of the current transformers being arranged in a series connection and the series connection forming a closed state.
  • the arrangement can also be designed so that parallel to the secondary windings each have a measuring resistor is maral tet, wherein the voltage occurring at the measuring resistor is a signal (voltage signal), which describes the current difference of the associated coil.
  • the arrangement can be designed such that the arrangement has a power supply device which decouples electrical energy for the supply of the monitoring unit from at least one of the currents flowing through the coils.
  • the arrangement can also be designed such that the energy supply device couples the electrical energy for the supply of the monitoring unit from at least one of the current transformers.
  • Figure 1 shows an embodiment of an arrangement with three electrically arranged in a parallel circuit coils and a monitoring unit, and in
  • Figure 2 shows the arrangement with an advantageous embodiment example of a measuring device for determining current differences.
  • FIG. 1 an embodiment of an electrical arrangement 1 is shown.
  • This electrical arrangement 1 has a first electrical coil LI, a second electrical coil L2 and a third electrical coil L3. These three coils LI, L2 and L3 are arranged electrically in a direction Parallelschal.
  • Each of the coils LI, L2 and L3 has a first coil terminal and a second coil terminal respectively.
  • the first coil terminals of the three coils are electrically connected to a first terminal 3 of the arrangement 1 a related party.
  • the second coil terminals of the three coils are electrically verbun with a second terminal 6 of the arrangement 1 to. From the outside, only the first terminal 3 and the second terminal 6 of the arrangement are accessible. Therefore, from the outside, the arrangement 1 acts like a coil with the first terminal 3 and the second terminal 6.
  • the coils LI, L2 and L3 can be configured, for example, as concentric cal hollow-cylindrical coils LI, L2 and L3.
  • the first coil LI can form, for example, a first (inner) position of the arrangement, the second coil L2 a second (middle) position and the third coil L3 a third (outer) position.
  • the layers are then concentric hollow cylin such layers.
  • the arrangement may be hollow cylinder-like, with the axis of rotation of the arrangement aligned vertically can be. As a result of this type of installation of the arrangement, heated air can rise inside the hollow-cylinder-like arrangement, resulting in air cooling.
  • the first terminal 3 may be arranged, for example, on one of the circular surfaces (which is also referred to as a supporting star) of the hollow-cylindrical arrangement and the second terminal 6 on the other circular surface (supporting star) of the arrangement.
  • the first terminal 3 may be arranged at the lower circular area (ie, at the lower edge) of the hollow cylinder-like arrangement, and the second terminal 6 at the upper circular area (ie at the upper edge) of the arrangement.
  • a first current II (first coil current II) flows through the first coil LI.
  • a second current 12 (second coil current 12) flows through the second coil L2, and a third current 13 (third coil current 13) flows through the third coil L3.
  • the sum of the currents II, 12 and 13 forms the total current of the arrangement, which flows via the first terminal 3 and the second terminal 6.
  • Each of the coils is in each case assigned a current branch of the parallel circuit.
  • a first current sensor Ml is arranged.
  • the first Stromsen sor Ml is therefore assigned to the first coil.
  • the first current sensor Ml measures the current II flowing through the first coil LI or a variable derived from this current II.
  • the first current sensor Ml transmits a first signal S1 to a monitoring unit 9.
  • a second current sensor M2 is arranged on the current path of the second coil L2 and on the current path of the third coil L3 a third current sensor M3.
  • the second current sensor M2 sends a second signal S2 to the monitoring unit 9;
  • the third current sensor M3 sends a third signal S3 to the monitoring unit 9.
  • the monitoring unit 9 evaluates the first signal Sl, the second signal S2 and the third signal S3 and recognizes from the signals Sl, S2 and S3, if in one of the coils LI, L2 or L3 a winding short occurs. Upon detection of such an occurrence of a Windungsschlus ses the monitoring unit 9 transmits a monitoring signal 11 to a monitoring receiver 12.
  • the monitoring signal 11 can be transmitted by means of a radio signal 20 and / or by means of an optical waveguide 23 from the Kochwachungssein unit 9 to the monitoring receiver 12.
  • the monitoring signal 11 can be transmitted to the monitoring receiver 12 both by means of the radio signal 20 and by means of the Lichtwellenlei age 23. This advantageously results in a redundant signal transmission.
  • another wireless signal ie, another wireless signal transmission technique may be used.
  • the monitoring receiver 12 is arranged outside the arrangement 1.
  • the monitoring receiver 12 is arranged substantially at ground potential 15.
  • the arrangement 1 can be arranged on egg nem high electrical potential, example, at a high voltage potential greater than 10 kV.
  • the first current sensor Ml, the second current sensor M2 and the third current sensor M3 form a measuring device, which for each of the three coils LI, L2, L3 of the parallel circuit ei nen current difference DIh between flowing through this coil sequent current II, 12 or 13 and a Mean Iav determined.
  • the mean value Iav is the mean value of the currents II, 12 and 13 flowing through the coils LI, L2 and L3.
  • the mean value can also be referred to as the average current Iav flowing through the coils LI, L2 and L3.
  • a particularly advantageous possibility of realizing such a measuring device is shown below in connection with FIG.
  • the signals Sl, S2 and S3 describe the respective current differences DII, DI2 and DI3.
  • the monitoring unit 9 evaluates these differences in current DIh and recognizes from the differences in current DIh when one of the coils LI, L2 or L3 turns off.
  • the measuring device with the three current sensors Ml, M2 and M3 can also determine only the currents flowing through the coils, II, 12 and 13.
  • the signals S1, S2 and S3 then describe the respective currents II, 12 and 13.
  • the monitoring unit 9 determines from the currents 12, 12, 13 the current differences DII, DI2, DI3. By means of evaluation of these differences in current DIh, it is determined when a winding short circuit occurs in one of the coils LI, L2 or L3.
  • the arrangement 1 is a coil arrangement.
  • the arrangement 1 may be an air-core coil arrangement.
  • the arrangement has ironless coils LI, L2 and L3.
  • the coils LI, L2 and L3 can also be oil-insulated coils, such as oil-insulated coils of a Transforma sector.
  • the arrangement 1 may also have only two coils (for example, the first coil LI and the second coil L2).
  • the Anord tion 1 also have more than three coils. For example, four coils, five coils or even more than five coils can be arranged in the parallel circuit and electrically connected in parallel.
  • the second terminal 6 has a greater electrical potential than the first terminal 3.
  • the monitoring unit 9 is arranged in the embodiment substantially at the electrical potential of the second circuit 6 conclusion.
  • the signal 11 by means of the wireless transmission technology Sprint (for example, as a radio signal 20) and / or means of the optical waveguide 23 is a sufficient electrical cal insulation between the monitoring unit 9 and the monitoring receiver 12 ensured.
  • the first Stromsen sor Ml, the second current sensor M2 and / or the third current sensor M3 may preferably be configured in each case as a transducer.
  • the first current sensor Ml, the second current sensor M2 and / or the third current sensor M3 may preferably be configured in each case as a transducer.
  • the first current sensor Ml, the second current sensor M2 and / or the third current sensor M3 may preferably be configured in each case as a transducer.
  • the first current sensor Ml, the second current sensor M2 and / or the third current sensor M3 may preferably be configured in each case as a
  • Current sensor M2 and / or the third current sensor M3 can each be designed as a current transformer, for example (in each case For example, as a commercially available Lucasumaustromwandler).
  • the current transformers M1, M2 and M3 can advantageously be adapted with respect to their transmission ratio to the currents expected in each case for the individual coils In. This has the consequence that at each current transformer approximately equal output sizes (in particular equal seconds därströme) occur.
  • the monitoring unit 9 can be supplied with electrical energy which is latestkop pelt from one of these current transformers Ml, M2 or M3, from the totality of the current transformers Ml, M2 and M3 or from a separate current transformer.
  • the power supply of the monitoring unit 9 can thus be done either via one of the three current transformers Ml, M2 or M3, via all three current transformers or via a se paraten current transformer.
  • a separate current transformer it would be advantageous to separate the measuring technology and the power supply from each other (and use their own current transformers for measurement and for energy supply).
  • the monitoring unit can be supplied with electrical energy in a simple and cost-effective manner (especially in the case of high-voltage applications).
  • the monitoring unit 9 is a common monitoring unit 9 for all coils LI, L2 and L3 of the parallel circuit. This monitoring unit 9 is advantageously part of the arrangement.
  • the monitoring unit 9 is mechanically integrated into the arrangement and can therefore be arranged comparatively close to the current sensors M1, M2 and M3. be net. This avoids problems due to interference signals or reduced interference voltages.
  • the monitoring unit 9 can be mounted directly on a Tragan Regulation for the coils (in large air throttles, this support arrangement is also referred to as a supporting star).
  • the monitoring unit 9 may be provided in example with a sheath made of aluminum sheet.
  • the eddy currents occurring in this casing serve to shield the monitoring unit.
  • the magnetic field can be limited to an acceptable level.
  • An arrangement of the current sensors and the monitoring unit in the lower part of the arrangement may be advantageous because there is usually a lower operating temperature and thus the monitoring unit 9 is uncoupled from the current-induced heating of the throttle.
  • the first current sensor Ml is designed as a current transformer.
  • This current transformer Ml has a first secondary winding 205.
  • This first secondary winding 205 is connected to the electrical conductor via an iron core symbolized as a vertical line. ter, which leads the first current II of the first coil LI.
  • a first ohmic resistor 208 (first measuring resistor 208) is connected.
  • the voltage occurring at the first resistor 208 forms the first signal S1 (first voltage signal Sl), which describes the current difference DI1 of the associated coil LI (to the mean value of the coil currents).
  • This first signal Sl is transmitted to the monitoring unit 9.
  • the second current sensor M2 and the third current sensor M3 are each manufactured tet as a current transformer.
  • the second current transformer M2 has a second secondary winding 215 and a second measuring resistor 218.
  • the third current transformer M3 has a third secondary winding 225 and a third measuring resistor 228. The voltage occurring at the second measuring resistor 215 forms the second signal S2; the voltage applied to the third measuring resistor 225 forms the third signal S3.
  • the first secondary winding 205 of the first current transformer, the second secondary winding 215 of the second current transformer and the third secondary winding 225 of the third current transformer are arranged in a series connection, said Rei henscrien forms a closed loop.
  • the first Se kundärwicklung 205, the second secondary winding 215 and the third secondary winding 225 thus form a closed Ma tion.
  • this closed loop flows a current Iav *, which is proportional to the mean Iav of the currents flowing through the three coils LI, L2 and L3 currents II, 12 and 13.
  • the differences in current DIh are thus advantageously determined by that the secondary windings of the current transformers are arranged in a closed loop, so that flows through all the secondary windings of the same current lav.
  • the current differences DIh can be very easily averaged (by analog means). This is possible with simple Messtech technology with relatively low accuracy requirements. This avoids that in the vonwachungssein unit 9, the current differences DIh by arithmetic means he must be averaged.
  • n 1 where x is the number of coils of the parallel circuit.
  • the mean value Alav thus represents an averaged current difference Alav. Thereafter, the ratio of the respective current difference DIh and the mean value Alav is formed for each coil. The temporal change of this ratio DIh / hIav is monitored to see if the time change exceeds a predetermined threshold SW:
  • the monitoring unit 9 sends the monitoring signal 11 with data about the affected coil Ln to the monitoring receiver 12.
  • the monitoring signal 11 transmits data on the affected coil Ln, for example, a number or Ken tion (ID) of the affected by the Windungs gleich coil Ln.
  • ID Ken tion
  • the ratio Aln / Alav is monitored for the occurrence of a threshold value SW exceeding temporal change (ie, the occurrence of a large temporal change).
  • the current differences DIh are related to the average value Alav of the current differences of all coils.
  • a short circuit is also called winding short circuit.
  • a short-circuit monitoring for the arrangement can be realized, in particular a short-circuit monitoring for a choke with at least two coils (at least two layers).
  • the individual coils can be configured as cylindrical coils, which each form a concentric position of the arrangement.
  • the method described realizes a so-called magnifying function by applying a differential measurement. As eliminated by the influence of the absolute size of the spool currents II, 12 and 13, respectively.
  • Each coil is assigned its own current sensor, which is coupled to the current path of the coil. According to the expected current of the respective coil, the gear ratio of the current sensor (for example, a current transformer) is roughly adjusted to obtain uniform secondary currents of the current transformer.
  • the secondary windings of the current transformer are connected in series, wherein the series circuit are connected to a closed loop.
  • a middle current sets which describes the average Ren Iav the current flowing through the coils LI, L2 and L3 coil currents.
  • Each secondary winding is provided with a resistor connected in parallel (measuring resistor) in order to determine the current difference DIh for each coil.
  • the resistance value of the measuring resistor may also be adapted to the different coil currents II, 12 and 13, respectively, that during operation of the arrangement approximately equal voltages at the measuring resistances of the individual current transformers occur. This achieves a uniform evaluation (scaling) of the three parallel-connected currents.
  • the monitoring unit only evaluates the current differences DIh.
  • the absolute size of the currents II, 12 and 13 flowing through the coils and the absolute value of the mean value Iav are thereby eliminated as it were.
  • small permanent deviations between the individual current differences DIh will usually also set in normal operation, ie. H. in the absence of a turn conclusion.
  • the monitoring unit may in particular comprise the following units: A measuring unit with potential-free inputs, an evaluation unit with logic as described above, a radio data transmission unit and a power supply unit.
  • the monitoring unit can also be referred to as a sensor node, in particular as a sensor node with a logic unit.
  • the power supply unit may in particular have a rectifier and achronsta bilisator.
  • the signal cables used to transmit the signals Kings nen preferably be designed as Triaxialkul. These signal cables can be guided along an equipotential surface of the order, so for example along a support arrangement for the individual coils.
  • the two screens of the Triaxiallie can be placed on one side or both sides of the electrical potential of the support assembly (ie connected to this) to shield electrical and magnetic fields. Since the signal cables are laid in a heavily loaded electromagnetic field (for example in a Dros selfeld), it may be advantageous, instead of said voltage signals (measuring resistor voltages) To use current signals (differential currents). In this case, the monitoring unit 9 can have potential-separated Stromein courses.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Anordnung (1), die eine Mehrzahl von elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen (L1, L2, L3) aufweist. Bei dem Verfahren wird für die Spulen (L1, L2, L3) der Parallelschaltung jeweils der Stromunterschied (ΔI1, ΔI2, ΔI3) zwischen dem durch diese Spule fließenden Strom (I1, I2, I3) und dem Mittelwert (Iav) der durch die Spulen fließenden Ströme (I1, I2, I3) ermittelt. Anhand der Stromunterschiede (ΔI1, ΔI2, ΔI3) wird erkannt, wenn bei einer der Spulen ein Windungsschluss auftritt.

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERKENNUNG EINES WINDUNGSSCHLUSSES BEI PARALLEL ANGEORDNETEN WICKLUNGEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Anordnung, die eine Mehrzahl von elektrisch in eine Parallelschaltung angeordneten Spulen aufweist. Weiter hin betrifft die Erfindung eine derartige Anordnung.
Solche elektrisch in einer Parallelschaltung angeordnete Spu len können beispielsweise bei Transformatoren oder elektri schen Drosseln (zum Beispiel bei einer Luftdrossel oder bei einer ölisolierten oder gasisolierte Drossel) auftreten. In einer derartigen Spule kann in seltenen Fällen ein Windungs schluss (Windungskurzschluss) auftreten. Damit der thermische Energieeintrag in die durch den Windungsschluss kurzgeschlos sene Windung nicht zu groß wird, ist es wünschenswert, einen derartigen Windungsschluss schnell zu erkennen. Daraufhin kann beispielsweise die Anordnung schnell abgeschaltet wer den. Bei zu hohem thermischen Energieeintrag könnte sonst ein Brand entstehen.
Durch einen Windungsschluss einer einzelnen Windung einer Spule verändert sich jedoch die Gesamtinduktivität der Anord nung nur in einem sehr geringen Maße. Diese Änderung der In duktivität kann zum Beispiel nur ein Prozent oder nur ein Bruchteil eines Prozentes der Gesamtinduktivität betragen und ist daher mit üblicher Messtechnik im Feld kaum zu erkennen. Um dem damit verbundenen Brandrisiko zu begegnen ist es mög lich, derartige elektrische Anordnungen mit Spulen räumlich getrennt aufzustellen zu anderen wertvollen Geräten (zum Bei spiel zu Umrichtern) . Allerdings wird dadurch zusätzlicher Platz benötigt, sowie gegebenenfalls zusätzliche Aufwände durch Wände und Wanddurchführungen. Doch selbst bei einer solchen räumlich getrennten Aufstellung der Anordnung ent steht ein hoher Zeitverzug, bis ein Windungsschluss auf indi rektem Wege erkannt wird. Eine Erkennung des Windungsschlus ses ist dann nämlich erst möglich, wenn es schon zu einem Schmoren in der Isolation der betroffenen Spule gekommen ist und mittels Brandgaserkennung, Infrarotkameras oder ähnlichen konventionellen Branderkennungstechniken Alarm ausgelöst wird .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, bei denen ein Windungsschluss einer einzigen Windung sicher und zuverlässig erkannt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und durch eine Anordnung gemäß den unabhängigen Patentansprü chen. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens und der Anordnung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Offenbart wird ein Verfahren zum Überwachen einer elektri schen Anordnung, die eine Mehrzahl von elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen aufweist, wobei bei dem Verfahren
- für die Spulen der Parallelschaltung jeweils der Stromun terschied zwischen dem durch diese Spule fließenden Strom und dem Mittelwert der durch die Spulen fließenden Ströme ermit telt wird, und
- anhand der Stromunterschiede erkannt wird, wenn bei einer der Spulen ein Windungsschluss auftritt.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass jeweils der Stromun terschied zwischen dem durch die Spule fließenden Strom und dem Mittelwert der durch die Spulen fließenden Ströme ermit telt wird. Selbst unter den rauen Bedingungen des Industrie betriebs lässt sich ein Windungsschluss mittels dieser Strom unterschiede sicher und zuverlässig detektieren.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass
- ein Mittelwert der Stromunterschiede der Spulen ermittelt wird,
- für die Spulen jeweils das Verhältnis aus dem Stromunter schied und dem Mittelwert der Stromunterschiede gebildet wird, - die zeitliche Änderung des Verhältnisses überwacht wird, und
- das Auftreten des Windungsschlusses bei der jeweiligen Spu le erkannt wird, wenn die zeitliche Änderung des Verhältnis ses einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass für die Spulen je weils das Verhältnis aus dem Stromunterschied und dem Mittel wert der Stromunterschiede gebildet wird. Dieses Verhältnis ändert sich bei Auftreten eines Windungsschlusses deutlich und kann dadurch vergleichsweise einfach und zuverlässig überwacht werden.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass den Spulen der Pa rallelschaltung eine (gemeinsame) Überwachungseinheit zuge ordnet ist, zu der Signale, die die durch die Spulen fließen den Ströme beschreiben, oder die Stromunterschiede beschrei bende Signale (Unterschiedssignale) übertragen werden und von der die Signale ausgewertet werden, wodurch das Auftreten des Windungsschlusses bei der jeweiligen Spule erkannt wird. Mit dieser Überwachungseinheit können vorteilhafterweise sämtli che Spulen der Parallelschaltung überwacht werden. Die die Spulenströme beschreibenden Signale können auch als Stromsig nale bezeichnet werden, die die Stromunterschiede beschrei benden Signale können auch als die Stromunterschiede reprä sentierende Signale bezeichnet werden.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass bei Erkennung des Auftretens eines Windungsschlusses bei einer der Spulen von der Überwachungseinheit ein Überwachungssignal zu einem Über wachungsempfänger übermittelt wird. Auf das Überwachungssig nal hin kann dann beispielsweise die elektrische Anordnung abgeschaltet werden.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass von der Überwachungsein heit das Überwachungssignal mittels eines drahtlosen Signals, insbesondere mittels eines Funksignals, und/oder mittels ei nes Lichtwellenleiters zu dem Überwachungsempfänger übermit telt wird. Durch diese Art der Übermittlung des Überwachungs- signals wird vorteilhafterweise eine elektrische Isolation zwischen der Überwachungseinheit und dem Überwachungsempfän ger realisiert.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Anordnung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, wobei beim Betrieb der Anordnung der zweite Anschluss zumindest zeitweise (insbesondere transient) ein größeres elektrisches Potential aufweist als der erste Anschluss, und wobei die Überwachungseinheit im Wesentlichen auf dem elektrischen Po tential des zweiten Anschlusses betrieben wird. Dies hat den Vorteil, dass keine elektrische Potentialtrennung zwischen Strommesseinheiten (insbesondere Stromwandlern) und der Über wachungseinheit erforderlich ist (wenn die Strommesseinheiten auch an diesem zweiten Anschluss angeordnet sind) . Eine op tionale Temperaturüberwachung in der Nähe des Heißpunkts der Wicklungen, die vorteilhafterweise im oberen Bereich der Spu le (n) in der Nähe des Heißpunkts der Wicklung angeordnet ist, arbeitet dann insbesondere auf dem demselben elektrischen Po tential, so dass auch die Temperaturmessung durch dieselbe Überwachungseinheit ausgeführt werden kann.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass der Überwachungs empfänger im Wesentlichen auf Erdpotential betrieben wird.
Der im Wesentlichen auf Erdpotential angeordnete Überwa chungsempfänger lässt sich vergleichsweise einfach realisie ren, weil hier keine besonderen Isolationsanforderungen zu berücksichtigen sind. Dies gilt insbesondere bei elektrischen Anordnungen, welche auf Hochspannungspotential (oder Mittel spannungspotential) angeordnet sind.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Anordnung min destens 2, insbesondere mindestens 3, elektrisch in einer Pa rallelschaltung angeordnete Spulen aufweist. Derartige Anord nungen mit mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen treten insbesondere bei Luftdrosseln auf. Solche Luftdrosseln können beispielsweise auch 20 oder mehr Spulen (Lagen) auf- weisen. Derartige Luftdrosseln werden oftmals bei Energie übertragungsanlagen eingesetzt, zum Beispiel zur Blindleis tungskompensation oder in Hochspannungs-Gleichstrom
übertragungsanlagen als Konverterarmdrosseln oder Glättungs drosseln im Gleichstrompfad.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass die Anordnung eine Spu lenanordnung, insbesondere eine Luftspulenanordnung, ist. Es ist aber auch denkbar, das Verfahren bei ölisolierten Spulen, insbesondere bei ölisolierten Transformatoren, anzuwenden.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass der Stromunter schied zwischen dem durch eine der Spulen fließenden Strom und dem Mittelwert der durch die Spulen fließenden Ströme er mittelt wird mittels jeweils eines Stromwandlers, der in Rei he zu der jeweiligen Spule geschaltet ist, wobei die Sekun därwicklungen der Stromwandler in einer Reihenschaltung ange ordnet sind und die Reihenschaltung eine geschlossene Masche bildet. Jeder Spule ist also ein eigener Stromwandler zuge ordnet. Dieser Stromwandler ist im Strompfad der jeweiligen Spule angeordnet. Mittels dieser Stromwandler kann vorteil hafterweise der Stromunterschied messtechnisch erfasst werden (das heißt, dieser Stromunterschied muss nicht durch eine Lo gikschaltung oder ähnliches berechnet werden) . Dadurch kann die Überwachungseinheit relativ einfach und damit kostengüns tig aufgebaut werden. Dies ist insbesondere im Bereich der Hochspannungstechnik von Vorteil, wo sich die Überwachungs einheit auf Hochspannungspotential befindet und große Messge- nauigkeitsanforderungen daher vergleichsweise aufwändig und kostenintensiv sind.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass parallel zu den Se kundärwicklungen jeweils ein Widerstand (Messwiderstand) ge schaltet ist, wobei durch die an dem Widerstand auftretende Spannung ein Signal (Spannungssignal) gebildet wird, das den Stromunterschied der zugehörigen Spule (zum Mittelwert der Spulenströme) beschreibt. Dieses Signal kann vorteilhafter weise der Überwachungseinheit zugeführt werden. Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Überwachungs einheit mit elektrischer Energie versorgt wird, welche aus mindestens einem der durch die Spulen fließenden Ströme aus gekoppelt wird. Dadurch wird die Überwachungseinheit vorteil hafterweise mit elektrischer Energie versorgt, die aus der Anordnung mit den parallel geschalteten Spulen abgezweigt wird. Dadurch werden lange Energieversorgungsleitungen, wel che zu der Überwachungseinheit führen, vermieden. Dies ist insbesondere im Bereich der Hochspannungstechnik von Vorteil, wo derartige Energieversorgungsleitungen zu Isolationsproble men bzw. zu störenden Einkopplungen bei transienten Ereignis sen führen könnten.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Überwachungs einheit mit elektrischer Energie versorgt wird, welche aus mindestens einem der Stromwandler ausgekoppelt wird. Insbe sondere kann die elektrische Energie aus allen Stromwandlern ausgekoppelt werden. Dann wird der gesamte durch die Anord nung fließende Strom für die Energieversorgung der Überwa chungseinheit verwendet. Dann sind alle Stromwandler gleich mäßig bebürdet (belastet) und es wird die Symmetrie und somit das Messergebnis nicht beeinträchtigt. Die Stromwandler haben dann vorteilhafterweise eine Doppelfunktion: die Stromwandler dienen zum Messen und zur Energieversorgung der Überwachungs einheit (Energy Harvesting) .
Offenbart wird weiterhin eine Anordnung mit
- einer Mehrzahl von elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen,
- einer Messeinrichtung, die für die Spulen der Parallel schaltung jeweils den durch diese Spule fließenden Strom (II, 12, 13) oder jeweils den Stromunterschied zwischen dem durch diese Spule fließenden Strom und dem Mittelwert der durch die Spulen fließenden Ströme ermittelt, und
- einer den Spulen der Parallelschaltung zugeordnete (gemein same) Überwachungseinheit, die Signale (Sl, S2, S3) empfängt, die die ermittelten Ströme (II, 12, 13) oder die ermittelten Stromunterschiede beschreiben, und anhand der Ströme oder Stromunterschiede erkennt, wenn bei einer der Spulen ein Win dungsschluss auftritt.
Diese Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass
- die Überwachungseinheit so ausgestaltet ist, dass sie einen Mittelwert der Stromunterschiede der Spulen ermittelt,
- für die Spulen jeweils das Verhältnis aus dem Stromunter schied und dem Mittelwert der Stromunterschiede bildet,
- die zeitliche Änderung des Verhältnisses überwacht, und
- das Auftreten des Windungsschlusses bei der jeweiligen Spu le erkennt, wenn die zeitliche Änderung des Verhältnisses ei nen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Dadurch ist vorteilhafterweise die Überwachung der Anordnung unabhängig vom aktuellen Betriebsstrom der Spulen möglich.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass bei Erken nung des Auftretens eines Windungsschlusses bei einer der Spulen die Überwachungseinheit ein Überwachungssignal zu ei nem Überwachungsempfänger übermittelt.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Überwa chungseinheit das Überwachungssignal mittels eines drahtlosen Signals, insbesondere mittels eines Funksignals, und/oder mittels eines Lichtwellenleiters zu dem Überwachungsempfänger übermittelt .
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Anord nung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf weist, wobei beim Betrieb der Anordnung der zweite Anschluss zumindest zeitweise (insbesondere transient) ein größeres elektrisches Potential aufweist als der erste Anschluss, und wobei die Überwachungseinheit im Wesentlichen auf dem elekt rischen Potential des zweiten Anschlusses angeordnet ist.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der Über wachungsempfänger im Wesentlichen auf Erdpotential angeordnet ist . Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Anordnung mindestens 2, insbesondere mindestens 3, elektrisch in einer Parallelschaltung angeordnete Spulen aufweist.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Anord nung eine Spulenanordnung, insbesondere eine Luftspulenanord- nung oder eine Anordnung mit ölisolierten Spulen, ist.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Messein richtung für jede Spule einen Stromwandler aufweist, der in Reihe zu der jeweiligen Spule geschaltet ist, wobei die Se kundärwicklungen der Stromwandler in einer Reihenschaltung angeordnet sind und die Reihenschaltung eine geschlossene Ma sche bildet.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass parallel zu den Sekundärwicklungen jeweils ein Messwiderstand geschal tet ist, wobei die an dem Messwiderstand auftretende Spannung ein Signal (Spannungssignal) darstellt, das den Stromunter schied der zugehörigen Spule beschreibt.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Anordnung eine Energieversorgungseinrichtung aufweist, die elektrische Energie für die Versorgung der Überwachungseinheit aus min destens einem der durch die Spulen fließenden Ströme ausge koppelt .
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Ener gieversorgungseinrichtung die elektrische Energie für die Versorgung der Überwachungseinheit aus mindestens einem der Stromwandler ausgekoppelt.
Das beschriebene Verfahren und die beschriebenen Anordnung weisen gleiche beziehungsweise gleichartige Vorteile auf. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen da bei auf gleiche oder gleichwirkende Elemente. Dazu ist in
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit drei elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen und einer Überwachungseinheit, und in
Figur 2 die Anordnung mit einem vorteilhaften Ausführungs beispiel einer Messeinrichtung zur Ermittlung von Stromunterschieden dargestellt .
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen An ordnung 1 dargestellt. Diese elektrische Anordnung 1 weist eine erste elektrische Spule LI, eine zweite elektrische Spu le L2 und eine dritte elektrische Spule L3 auf. Diese drei Spulen LI, L2 und L3 sind elektrisch in einer Parallelschal tung angeordnet. Jede der Spulen LI, L2 und L3 weist jeweils einen ersten Spulenanschluss und einen zweiten Spulenan schluss auf. Die ersten Spulenanschlüsse der drei Spulen sind mit einem ersten Anschluss 3 der Anordnung 1 elektrisch ver bunden. Die zweiten Spulenanschlüsse der drei Spulen sind mit einem zweiten Anschluss 6 der Anordnung 1 elektrisch verbun den. Von außen sind lediglich der erste Anschluss 3 und der zweite Anschluss 6 der Anordnung zugängig. Von außen betrach tet wirkt daher die Anordnung 1 wie eine Spule mit dem ersten Anschluss 3 und dem zweiten Anschluss 6.
Die Spulen LI, L2 und L3 können beispielsweise als konzentri sche hohlzylinderartige Spulen LI, L2 und L3 ausgestaltet sein. Dabei kann die erste Spule LI beispielsweise eine erste (innere) Lage der Anordnung bilden, die zweite Spule L2 eine zweite (mittlere) Lage und die dritte Spule L3 eine dritte (äußere) Lage. Die Lagen sind dann konzentrische hohlzylin derartige Lagen. Die Anordnung kann hohlzylinderartig sein, wobei die Rotationsachse der Anordnung senkrecht ausgerichtet sein kann. Durch diese Art der Aufstellung der Anordnung kann im Inneren der hohlzylinderartigen Anordnung erwärmte Luft aufsteigen, wodurch sich eine Luftkühlung ergibt. Der erste Anschluss 3 kann beispielsweise an einer der Kreisflächen (die auch als Tragstern bezeichnet wird) der hohlzylinderar tigen Anordnung angeordnet sein und der zweite Anschluss 6 an der anderen Kreisfläche (Tragstern) der Anordnung. Insbeson dere kann der erste Anschluss 3 an der unteren Kreisfläche (d. h. am unteren Rand) der hohlzylinderartigen Anordnung an geordnet sein und der zweite Anschluss 6 an der oberen Kreis fläche (d. h. am oberen Rand) der Anordnung.
Bei Betrieb der Anordnung fließt durch die erste Spule LI ein erster Strom II (erster Spulenstrom II) . Durch die zweite Spule L2 fließt ein zweiter Strom 12 (zweiter Spulenstrom 12) und durch die dritte Spule L3 fließt ein dritter Strom 13 (dritter Spulenstrom 13) . Die Summe der Ströme II, 12 und 13 bildet den Gesamtstrom der Anordnung, welcher über den ersten Anschluss 3 und den zweiten Anschluss 6 fließt.
Jeder der Spulen ist jeweils ein Stromzweig der Parallel schaltung zugeordnet. An dem Stromzweig der ersten Spule LI ist ein erster Stromsensor Ml angeordnet. Der erste Stromsen sor Ml ist also der ersten Spule zugeordnet. Der erste Strom sensor Ml misst den durch die erste Spule LI fließenden ers ten Strom II oder eine aus diesem Strom II abgeleitete Größe. Der erste Stromsensor Ml überträgt ein erstes Signal S1 an eine Überwachungseinheit 9. In gleicher Weise ist an dem Strompfad der zweiten Spule L2 ein zweiter Stromsensor M2 an geordnet und an dem Strompfad der dritten Spule L3 ein drit ter Stromsensor M3. Der zweite Stromsensor M2 sendet ein zweites Signal S2 an die Überwachungseinheit 9; der dritte Stromsensor M3 sendet ein drittes Signal S3 an die Überwa chungseinheit 9. Die Überwachungseinheit 9 wertet das erste Signal Sl, das zweite Signal S2 und das dritte Signal S3 aus und erkennt anhand der Signale Sl, S2 und S3, wenn bei einer der Spulen LI, L2 oder L3 ein Windungsschluss auftritt. Bei Erkennung eines solchen Auftretens eines Windungsschlus ses übermittelt die Überwachungseinheit 9 ein Überwachungs signal 11 an einen Überwachungsempfänger 12. Das Überwa chungssignal 11 kann mittels eines Funksignals 20 und/oder mittels eines Lichtwellenleiters 23 von der Überwachungsein heit 9 zu dem Überwachungsempfänger 12 übertragen werden. Vorteilhafterweise kann das Überwachungssignal 11 sowohl mit tels des Funksignals 20 als auch mittels des Lichtwellenlei ters 23 zu dem Überwachungsempfänger 12 übertragen werden. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise eine redundante Sig nalübertragung. Anstelle des Funksignals kann auch ein ande res drahtloses Signal (d. h. eine andere drahtlose Signal übertragungstechnik) verwendet werden.
Der Überwachungsempfänger 12 ist außerhalb der Anordnung 1 angeordnet. Der Überwachungsempfänger 12 ist im Wesentlichen auf Erdpotential 15 angeordnet. Die Anordnung 1 kann auf ei nem hohen elektrischen Potential angeordnet sein, beispiels weise auf einem Hochspannungspotential größer als 10 kV.
Der erste Stromsensor Ml, der zweite Stromsensor M2 und der dritte Stromsensor M3 bilden eine Messeinrichtung, welche für die drei Spulen LI, L2, L3 der Parallelschaltung jeweils ei nen Stromunterschied DIh zwischen dem durch diese Spule flie ßenden Strom II, 12 beziehungsweise 13 und einem Mittelwert Iav ermittelt. Der Mittelwert Iav ist der Mittelwert der durch die Spulen LI, L2 und L3 fließenden Ströme II, 12 und 13. Der Mittelwert kann auch als der durchschnittlich durch die Spulen LI, L2 und L3 fließende Strom Iav bezeichnet wer den. Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der Realisierung einer derartigen Messeinrichtung ist unten im Zusammenhang mit Figur 2 dargestellt. Die Signale Sl, S2 und S3 beschrei ben die jeweiligen Stromunterschiede DII, DI2 und DI3. Die Überwachungseinheit 9 wertet diese Stromunterschiede DIh aus und erkennt anhand der Stromunterschiede DIh, wenn bei einer der Spulen LI, L2 oder L3 ein Windungsschluss auftritt. Alternativ kann die Messeinrichtung mit den drei Stromsenso ren Ml, M2 und M3 auch lediglich die durch die Spulen flie ßenden Ströme II, 12 und 13 ermitteln. Die Signale Sl, S2 und S3 beschreiben dann die jeweiligen Ströme II, 12 und 13. Die Überwachungseinheit 9 ermittelt dann aus den Strömen 12, 12, 13 die Stromunterschiede DII, DI2, DI3. Mittels Auswertung dieser Stromunterschiede DIh wird dann festgestellt, wenn bei einer der Spulen LI, L2 oder L3 ein Windungsschluss auftritt.
Die Anordnung 1 ist eine Spulenanordnung. Insbesondere kann die Anordnung 1 eine Luftspulenanordnung sein. In diesem Fall weist die Anordnung eisenkernlose Spulen LI, L2 und L3 auf. Die Spulen LI, L2 und L3 können aber auch ölisolierten Spulen sein, beispielsweise ölisolierten Spulen eines Transforma tors. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung 1 auch nur zwei Spulen aufweisen (beispielsweise die erste Spule LI und die zweite Spule L2) . Alternativ kann die Anord nung 1 auch mehr als drei Spulen aufweisen. Beispielsweise können in der Parallelschaltung vier Spulen, fünf Spulen oder sogar mehr als fünf Spulen angeordnet und elektrisch parallel geschaltet sein.
Beim Betrieb der Anordnung weist der zweite Anschluss 6 ein größeres elektrisches Potential auf als der erste Anschluss 3. Die Überwachungseinheit 9 ist im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen auf dem elektrischen Potential des zweiten An schlusses 6 angeordnet. Dieses elektrische Potential ist zu mindest transient größer als das Erdpotential 15. Durch die Übertragung des Signals 11 mittels des drahtloser Übertra gungstechnik (zum Beispiel als Funksignal 20) und/oder mit tels des Lichtwellenleiters 23 ist eine ausreichende elektri sche Isolation zwischen der Überwachungseinheit 9 und dem Überwachungsempfänger 12 sichergestellt. Der erste Stromsen sor Ml, der zweite Stromsensor M2 und/oder der dritte Strom sensor M3 können vorzugsweise jeweils als ein Messwandler ausgestaltet sein. Der erste Stromsensor Ml, der zweite
Stromsensor M2 und/oder der dritte Stromsensor M3 können zum Beispiel jeweils als ein Stromwandler ausgestaltet sein (bei- spielsweise als ein handelsüblicher Kabelumbaustromwandler) . Die Stromwandler Ml, M2 und M3 können dabei vorteilhafterwei se bezüglich ihres Übersetzungsverhältnisses an die für die einzelnen Spulen jeweils erwarteten Ströme In angepasst sein. Das hat zur Folge, dass an jedem Stromwandler ungefähr gleichgroße Ausgangsgrößen (insbesondere gleichgroße Sekun därströme) auftreten.
Optional kann die Überwachungseinheit 9 mit elektrischer Energie versorgt werden, welche aus einem dieser Stromwandler Ml, M2 oder M3, aus der Gesamtheit der Stromwandler Ml, M2 und M3 oder auch aus einem separaten Stromwandler ausgekop pelt wird. Die Energieversorgung der Überwachungseinheit 9 kann also wahlweise über einen der drei Stromwandler Ml, M2 oder M3, über alle drei Stromwandler oder auch über einen se paraten Stromwandler erfolgen. Bei Verwendung eines separaten Stromwandlers könnte man vorteilhafterweise Messtechnik und Energieversorgung voneinander trennen (und jeweils eigene Stromwandler für Messung und für Energieversorgung einset- zen) . Dadurch lässt sich (insbesondere bei Hochspannungsan wendungen) die Überwachungseinheit einfach und kostengünstig mit elektrischer Energie versorgen. Insbesondere wird keine Energieversorgungsleitung vom Erdpotential zu der Überwa chungseinheit 9 benötigt, welche Isolationsprobleme verursa chen könnte. Es wird zum Beispiel lediglich eine (kurze) Energieversorgungsleitung von dem jeweiligen Stromwandler zu der Überwachungseinheit 9 benötigt. Eine solche Energiever sorgungsleitung 26 ist in Figur 1 mittels einer strichlierten Linie angedeutet; die Energieversorgungsleitung 26 ist eine Energieversorgungseinrichtung 26.
Die Überwachungseinheit 9 ist eine gemeinsame Überwachungs einheit 9 für sämtliche Spulen LI, L2 und L3 der Parallel schaltung. Diese Überwachungseinheit 9 ist vorteilhafterweise Bestandteil der Anordnung. Die Überwachungseinheit 9 ist me chanisch in die Anordnung integriert und kann daher ver gleichsweise nahe an den Stromsensoren Ml, M2 und M3 angeord- net sein. Dadurch werden Probleme durch Störsignale oder in duzierte Störspannungen vermieden.
Die Überwachungseinheit 9 kann unmittelbar an einer Tragan ordnung für die Spulen montiert sein (bei großen Luftdrosseln wird diese Traganordnung auch als Tragstern bezeichnet) . Zur magnetischen Abschirmung kann die Überwachungseinheit 9 bei spielsweise mit einer Ummantelung aus Aluminiumblech versehen sein. Die in dieser Ummantelung auftretenden Wirbelströme dienen der Abschirmung der Überwachungseinheit. Dadurch (und optional auch in Kombination mit einem in der Ummantelung in nen liegenden Transformatorblech) kann das Magnetfeld auf ein akzeptables Maß begrenzt werden. Weiter ist es vorteilhaft, eine Platine mit elektronischen Bauelementen der Überwa chungseinheit parallel zu den magnetischen Feldlinien auszu richten, d.h. parallel zur Spulenachse, damit keine induzier ten Ströme in den Leiterschleifen auf der Platine entstehen. Eine Anordnung der Stromsensoren und der Überwachungseinheit im unteren Teil der Anordnung (beispielsweise am unteren Tragstern) kann vorteilhaft sein, weil dort in der Regel eine niedrigere Betriebstemperatur vorliegt und damit die Überwa chungseinheit 9 von der strombedingten Erwärmung der Drossel entkoppelt ist. Alternativ kann auch eine Anordnung der Über wachungseinheit am oberen Ende der Anordnung (Tragstern) vor teilhaft sein, wenn neben den Spulenströmen auch die Tempera tur in der Nähe des Heißpunkts der Drossel gemessen werden soll .
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 dar gestellt, welche eine besonders vorteilhafte Messeinrichtung ME zum Ermitteln des Stromunterschieds DIh zwischen dem durch eine der Spulen LI, L2 oder L3 fließenden Strom II, 12 oder 13 und dem Mittelwert Iav der durch die Spulen LI, L2 und L3 fließenden Ströme II, 12 und 13 aufweist. Dabei ist der erste Stromsensor Ml als ein Stromwandler ausgestaltet. Dieser Stromwandler Ml weist eine erste Sekundärwicklung 205 auf. Diese erste Sekundärwicklung 205 ist über einen als senkrech ten Strich symbolisierten Eisenkern an den elektrischen Lei- ter angekoppelt, der den ersten Strom II der ersten Spule LI führt. Parallel zu dieser ersten Sekundärwicklung 205 ist ein erster ohmscher Widerstand 208 (erster Messwiderstand 208) geschaltet. Die an dem ersten Widerstand 208 auftretende Spannung bildet das erste Signal S1 (erstes Spannungssignal Sl), welches den Stromunterschied DI1 der zugehörigen Spule LI (zum Mittelwert der Spulenströme) beschreibt. Dieses erste Signal Sl wird zu der Überwachungseinheit 9 übertragen.
In gleicher Weise sind auch der zweite Stromsensor M2 und der dritte Stromsensor M3 jeweils als ein Stromwandler ausgestal tet. Dabei weist der zweite Stromwandler M2 eine zweite Se kundärwicklung 215 und einen zweiten Messwiderstand 218 auf. Der dritte Stromwandler M3 weist eine dritte Sekundärwicklung 225 und einen dritten Messwiderstand 228 auf. Die an dem zweiten Messwiderstand 215 auftretende Spannung bildet das zweite Signal S2; die an dem dritten Messwiderstand 225 auf tretende Spannung bildet das dritte Signal S3.
Die erste Sekundärwicklung 205 des ersten Stromwandlers, die zweite Sekundärwicklung 215 des zweiten Stromwandlers und die dritte Sekundärwicklung 225 des dritten Stromwandlers sind dabei in einer Reihenschaltung angeordnet, wobei diese Rei henschaltung eine geschlossene Masche bildet. Die erste Se kundärwicklung 205, die zweite Sekundärwicklung 215 und die dritte Sekundärwicklung 225 bilden also eine geschlossene Ma sche. In dieser geschlossenen Masche fließt ein Strom Iav*, welcher proportional ist zu dem Mittelwert Iav der durch die drei Spulen LI, L2 und L3 fließenden Ströme II, 12 und 13. Wenn durch eine der Spulen LI, L2 oder L3 ein Strom fließt, welcher sich von dem Mittelwert Iav unterscheidet, dann fließt durch den Messwiderstand des zugeordneten Stromwand lers ein zu diesem Stromunterschied proportionaler Strom. Da her tritt an dem Messwiderstand eine Spannung auf, welche proportional ist zu dem Stromunterschied DIh zwischen dem durch die jeweils zugeordnete Spule fließenden Strom In und dem Mittelwert Iav der durch die drei Spulen LI, L2 und L3 fließenden Ströme. Dabei gilt DI1 = II - Iav, DI2 = 12 Iav und DI3 = 13 - lav. Das erste Signal S1 ist also proportional zu dem Stromunterschied DI1 zwischen dem durch die erste Spu le LI fließenden Strom II und dem Mittelwert lav. Das erste Signal S1 beschreibt also den Stromunterschied DI1 der erste Spule LI. Für das zweite Signal S2 und das dritte Signal S3 gilt dies in sinngemäßer Weise.
Für den Mittelwert lav der durch die Spulen fließenden Ströme (d. h. für den durchschnittlich durch die Spulen fließenden Strom lav) gilt: lav
wobei x die Anzahl der Spulen der Parallelschaltung ist. Hier gilt
Die Stromunterschiede DIh werden also vorteilhafterweise da durch ermittelt, dass die Sekundärwicklungen der Stromwandler in einer geschlossenen Masche angeordnet sind, so dass durch alle Sekundärwicklungen der gleiche Strom lav fließt. Dadurch lassen sich die Stromunterschiede DIh besonders einfach er mitteln (auf analogem Wege) . Dies ist mit einfacher Messtech nik mit vergleichsweise niedrigen Genauigkeitsanforderungen möglich. Dadurch wird vermieden, dass in der Überwachungsein heit 9 die Stromunterschiede DIh auf rechnerischem Wege er mittelt werden müssen. Eine derartige rechneri
sche/rechentechnische Ermittlung der Stromunterschiede DIh würde in der Überwachungseinheit 9 einen höheren Aufwand ver ursachen und ggf. messtechnisch präzisere Technik verlangen. Aber natürlich ist auch diese Art der Ermittlung der Stromun terschiede DIh möglich (also zum Beispiel mittels einer Mes sung der durch die Spulen LI, L2 und L3 jeweils fließenden Ströme II, 12 und 13 und anschließende Berechnung der Strom unterschiede DIh) . Die Überwachungseinheit 9 empfängt das erste Signal Sl, das zweite Signal S2 und das dritte Signal S3. Damit liegen bei der Überwachungseinheit 9 Informationen vor über die aktuell auftretenden Stromunterschiede DII, DI2 und DI3 der Spulen LI, L2 und L3. Diese Stromunterschiede DIh werden nun in der Überwachungseinheit 9 wie folgt ausgewertet.
Zunächst wird ein Mittelwert hlav dieser Stromunterschiede DII, DI2 und DI3 ermittelt:
Alav =-V DIh
n=l wobei x die Anzahl der Spulen der Parallelschaltung ist. Im Ausführungsbeispiel gilt
All + D12 + D13
Älav =
Der Mittelwert Alav stellt also einen gemittelten Stromunter schied Alav dar. Danach wird für jede Spule das Verhältnis aus dem jeweiligen Stromunterschied DIh und dem Mittelwert Alav gebildet. Die zeitliche Änderung dieses Verhältnisses DIh/hIav wird daraufhin überwacht, ob die zeitliche Änderung einen vorbestimmten Schwellenwert SW überschreitet:
Wenn diese zeitliche Änderung des Verhältnisses DIh/hIav den Schwellwert SW überschreitet, dann wird erkannt, dass bei der jeweiligen Spule Ln ein Windungsschluss vorliegt. Daraufhin sendet die Überwachungseinheit 9 das Überwachungssignal 11 mit Daten über die betroffene Spule Ln zu dem Überwachungs empfänger 12. Das Überwachungssignal 11 überträgt Daten über die betroffene Spule Ln, beispielsweise eine Nummer oder Ken nung (ID) der von dem Windungsschluss betroffenen Spule Ln. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass das Verhältnis Aln/AIav auf das Auftreten einer den Schwellenwert SW überschreitenden zeitlichen Änderung (d.h. auf das Auftreten einer großen zeitlichen Änderung) hin überwacht wird. Durch Nutzung dieses Verhältnisses sind die Stromunterschiede DIh auf den Mittel wert Alav der Stromunterschiede aller Spulen bezogen. Dadurch führt selbst ein kleiner Stromunterschied bei dem durch die Spule Ln fließenden Strom In zu einer deutlichen Veränderung des Verhältnisses Aln/AIav. Diese Änderung des Verhältnisses Aln/AIav ist dabei insbesondere so groß, dass sie sich deut lich vom Rauschen, von Temperaturdrift in Spulenströmen (La genströmen) , von Genauigkeitsdrift der verwendeten Messtech nik und/oder von eingekoppelten Störsignalen unterscheidet. Somit ist eine sichere und zuverlässige Erkennung eines Win dungsschlusses der Spule Ln möglich.
Es wurde ein Verfahren zum Überwachen einer elektrischen An ordnung sowie eine elektrische Anordnung angegeben, bei denen auch ein Windungsschluss nur einer einzigen Windung in einer der Spulen sicher und zuverlässig erkannt werden kann. Ein Windungsschluss wird auch als Windungskurzschluss bezeichnet. Es kann also eine Kurzschlussüberwachung für die Anordnung realisiert werden, insbesondere eine Kurzschlussüberwachung für eine Drossel mit mindestens zwei Spulen (mindestens zwei Lagen) . Dabei können die einzelnen Spulen als zylinderförmige Spulen ausgestaltet sein, welche jeweils eine konzentrische Lage der Anordnung bilden.
Das beschriebene Verfahren realisiert eine sogenannte Lupen funktion durch Anwendung einer differentiellen Messung. Da durch entfällt der Einfluss der der absoluten Größe der Spu lenströme II, 12 beziehungsweise 13.
Bei dem Verfahren und bei der Anordnung ist besonders vor teilhaft, dass sogar ein einzelner Windungsschluss in einer der Spulen unmittelbar mit seiner Entstehung erkannt wird und nicht erst indirekt, wenn die Anordnung überhitzt und dadurch Brandanzeichen wie Rauch oder Hitze auftreten.
Jeder Spule ist ein eigener Stromsensor zugeordnet, welcher an den Strompfad der Spule angekoppelt ist. Entsprechend dem erwarteten Strom der jeweiligen Spule wird das Übersetzungs verhältnis des Stromsensors (beispielsweise eines Stromwand lers) grob angepasst, um einheitliche Sekundärströme des Stromwandlers zu erhalten. Die Sekundärwicklungen der Strom wandler sind in Reihe geschaltet, wobei die Reihenschaltung zu einer geschlossenen Masche verbunden sind. In dieser Ma sche stellt sich ein mittlerer Strom ein, welcher den mittle ren Strom Iav der durch die Spulen LI, L2 und L3 fließenden Spulenströme beschreibt. Dabei ist jede Sekundärwicklung mit einem parallel geschalteten ohmschen Widerstand (Messwider stand) versehen, um für jede Spule jeweils den Stromunter schied DIh zu ermitteln. Dabei kann der Widerstandswert des Messwiderstands ebenfalls so an die unterschiedlichen Spulen ströme II, 12 bzw. 13 angepasst sein, dass beim Betrieb der Anordnung in etwa gleichgroße Spannungen an den Messwider ständen der einzelnen Stromwandler auftreten. So erreicht man eine einheitliche Bewertung (Skalierung) der drei parallel geschalteten Ströme.
Die Überwachungseinheit wertet ausschließlich die Stromunter schiede DIh aus. Die absolute Größe der durch die Spulen fließenden Ströme II, 12 und 13 und die absolute Größe des Mittelwerts Iav sind dadurch sozusagen ausgeblendet. Im prak tischen Betrieb werden sich in der Regel geringe dauerhafte Abweichungen zwischen den einzelnen Stromunterschieden DIh auch im Normalbetrieb einstellen, d. h. bei Nichtvorliegen eines Windungsschlusses.
Beispielsweise kann es sein, dass der erste Stromunterschied DI1 dauerhaft eine Abweichung von 4 % aufweist vom Mittelwert der Abweichungen hlav, d.h. hll/hlav = 1,04. Entsteht nun in der ersten Spule LI ein Windungsschluss (Kurzschluss) , so än dert sich der erste Strom II nur um einen sehr geringen pro- zentualen Anteil, beispielsweise um 2 %. Diese absolute Ände rung wäre messtechnisch nur schwer zu ermitteln. Jedoch ver ändert sich durch diesen Windungsschluss das Verhältnis AIl/AIav deutlich: Der erste Stromunterschied DI1 ändert sich auch um etwa 2 %. Es tritt also eine plötzliche Änderung des Verhältnisses AIl/AIav von 4 % auf ca. 6 % auf; dies ent spricht einer Änderung von 50 % in der Größe des Ausgangssig nals. Diese plötzliche Änderung von 50 % des Verhältnisses AIl/AIav lässt sich auch in einer rauen Industrieumgebung si cher und zuverlässig erkennen, so dass damit das Auftreten des Windungsschlusses sicher und zuverlässig erkannt wird.
Die zeitliche Änderung des Verhältnisses AIl/AIav überschrei tet also den vorbestimmten Schwellenwert SW, so dass damit das Auftreten des Windungsschlusses bei der Spule LI erkannt ist .
Die Überwachungseinheit kann insbesondere folgende Einheiten aufweisen: Eine Messeinheit mit potentialfreien Eingängen, eine Auswerteeinheit mit einer Logik wie oben beschrieben, eine Funkdatenübertragungseinheit und eine Energieversor gungseinheit. Die Überwachungseinheit kann auch als ein Sen sorknoten bezeichnet werden, insbesondere als ein Sensorkno ten mit einer Logikeinheit. Die Energieversorgungseinheit kann insbesondere einen Gleichrichter und einen Spannungssta bilisator aufweisen.
Die zur Übertragung der Signale verwendeten Signalkabel kön nen vorzugsweise als Triaxialkabel ausgeführt sein. Diese Signalkabel können entlang einer Äquipotentialfläche der An ordnung geführt werden, also beispielsweise entlang einer Traganordnung für die einzelnen Spulen. Die beiden Schirme der Triaxialkabel können dabei einseitig oder beidseitig auf das elektrische Potential der Traganordnung gelegt sein (d. h. mit diesen verbunden sein) , um elektrische und magnetische Felder abzuschirmen. Da die Signalkabel in einem elektromag netisch stark belasteten Umfeld (zum Beispiel in einem Dros selfeld) verlegt sind, kann es vorteilhaft sein, anstelle der genannten Spannungssignale (Messwiderstands-Spannungen) Stromsignale (Differenzströme) zu verwenden. In diesem Fall kann die Überwachungseinheit 9 potentialgetrennte Stromein gänge aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Anordnung (1), die eine Mehrzahl von elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen (LI, L2, L3) aufweist, wobei bei dem Ver fahren
- für die Spulen (LI, L2, L3) der Parallelschaltung jeweils der Stromunterschied (DII, DI2, DI3) zwischen dem durch diese Spule fließenden Strom (II, 12, 13) und dem Mittelwert (Iav) der durch die Spulen fließenden Ströme (II, 12, 13) ermittelt wird, und
- anhand der Stromunterschiede (DII, DI2, DI3) erkannt wird, wenn bei einer der Spulen ein Windungsschluss auftritt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- ein Mittelwert (hlav) der Stromunterschiede (DIh) der Spu len ermittelt wird,
- für die Spulen jeweils das Verhältnis aus dem Stromunter schied (DIh) und dem Mittelwert (hlav) der Stromunterschiede (DIh) gebildet wird,
- die zeitliche Änderung des Verhältnisses (hln/hlav) über wacht wird, und
- das Auftreten des Windungsschlusses bei der jeweiligen Spu le (LI) erkannt wird, wenn die zeitliche Änderung des Ver hältnisses (hln/hlav) einen vorbestimmten Schwellenwert (SW) überschreitet .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- den Spulen (LI, L2, L3) der Parallelschaltung eine Überwa chungseinheit (9) zugeordnet ist, zu der Signale (Sl, S2,
S3) , die die durch die Spulen fließenden Ströme (II, 12, 13) beschreiben, oder die Stromunterschiede (DII, DI2, DI3) be schreibende Signale (Sl, S2, S3) übertragen werden und von der die Signale ausgewertet werden, wodurch das Auftreten des Windungsschlusses bei der jeweiligen Spule (LI) erkannt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- bei Erkennung des Auftretens eines Windungsschlusses bei einer der Spulen (LI) von der Überwachungseinheit (9) ein Überwachungssignal (11) zu einem Überwachungsempfänger (12) übermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- von der Überwachungseinheit (9) das Überwachungssignal (11) mittels eines drahtlosen Signals (20) und/oder mittels eines Lichtwellenleiters (23) zu dem Überwachungsempfänger (12) übermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Anordnung einen ersten Anschluss (3) und einen zweiten Anschluss (6) aufweist, wobei beim Betrieb der Anordnung der zweite Anschluss (6) zumindest zeitweise ein größeres elekt risches Potential aufweist als der erste Anschluss (3) , und wobei die Überwachungseinheit (9) im Wesentlichen auf dem elektrischen Potential des zweiten Anschlusses (6) betrieben wird .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Überwachungsempfänger (12) im Wesentlichen auf Erdpo tential (15) betrieben wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Anordnung mindestens 2, insbesondere mindestens 3, elektrisch in einer Parallelschaltung angeordnete Spulen (LI, L2, L3) aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Anordnung (1) eine Spulenanordnung, insbesondere eine Luftspulenanordnung oder eine Anordnung mit ölisolierten Spu len, ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Stromunterschied (DIh) zwischen dem durch eine der Spu len fließenden Strom (In) und dem Mittelwert (Iav) der durch die Spulen fließenden Ströme (II, 12, 13) ermittelt wird mit tels jeweils eines Stromwandlers (Ml, M2, M3) , der in Reihe zu der jeweiligen Spule (LI, L2, L3) geschaltet ist, wobei die Sekundärwicklungen (205, 215, 225) der Stromwandler (Ml, M2, M3) in einer Reihenschaltung angeordnet sind und die Rei henschaltung eine geschlossene Masche bildet.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- parallel zu den Sekundärwicklungen (205, 215, 225) jeweils ein Messwiderstand (208, 218, 228) geschaltet ist, wobei durch die an dem Messwiderstand (208, 218, 228) auftretende Spannung ein Signal gebildet wird, das den Stromunterschied (DIh) der zugehörigen Spule (Ln) beschreibt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Überwachungseinheit mit elektrischer Energie versorgt wird, welche aus mindestens einem der durch die Spulen flie ßenden Ströme ausgekoppelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Überwachungseinheit (9) mit elektrischer Energie ver sorgt wird, welche aus mindestens einem der Stromwandler (Ml, M2, M3) ausgekoppelt wird.
14. Anordnung (1) mit
- einer Mehrzahl von elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen (LI, L2, L3) , - einer Messeinrichtung (ME), die für die Spulen (LI, L2, L3) der Parallelschaltung jeweils den durch diese Spule fließen den Strom (II, 12, 13) oder jeweils den Stromunterschied (DII, DI2, DI3) zwischen dem durch diese Spule fließenden Strom (II, 12, 13) und dem Mittelwert (Iav) der durch die
Spulen fließenden Ströme (II, 12, 13) ermittelt, und
- einer den Spulen (LI, L2, L3) der Parallelschaltung zu geordnete Überwachungseinheit (9), die Signale (Sl, S2, S3) empfängt, die die ermittelten Ströme (II, 12, 13) oder die ermittelten Stromunterschiede (DII, DI2, DI3) beschreiben, und anhand der Ströme (II, 12, 13) oder Stromunterschiede (DII, DI2, DI3) erkennt, wenn bei einer der Spulen (LI) ein Windungsschluss auftritt.
15. Anordnung nach Anspruch 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Überwachungseinheit (9) so ausgestaltet ist, dass sie einen Mittelwert (hlav) der Stromunterschiede (DIh) der Spu len ermittelt,
- für die Spulen jeweils das Verhältnis aus dem Stromunter schied (DIh) und dem Mittelwert (hlav) der Stromunterschiede (DIh) bildet,
- die zeitliche Änderung des Verhältnisses (hln/hlav) über wacht, und
- das Auftreten des Windungsschlusses bei der jeweiligen Spu le (LI) erkennt, wenn die zeitliche Änderung des Verhältnis ses (hln/hlav) einen vorbestimmten Schwellenwert (SW) über schreitet .
16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- bei Erkennung des Auftretens eines Windungsschlusses bei einer der Spulen (LI) die Überwachungseinheit (9) ein Überwa chungssignal (11) zu einem Überwachungsempfänger (12) über mittelt .
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Überwachungseinheit (9) das Überwachungssignal (11) mittels eines drahtlosen Signals (20) und/oder mittels eines Lichtwellenleiters (23) zu dem Überwachungsempfänger (12) übermittelt .
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Anordnung (1) einen ersten Anschluss (3) und einen zweiten Anschluss (6) aufweist, wobei beim Betrieb der Anord nung der zweite Anschluss (6) zumindest zeitweise ein größe res elektrisches Potential aufweist als der erste Anschluss (3), und wobei die Überwachungseinheit (9) im Wesentlichen auf dem elektrischen Potential des zweiten Anschlusses (6) angeordnet ist.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Überwachungsempfänger (12) im Wesentlichen auf Erdpo tential (15) angeordnet ist.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 19,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Anordnung mindestens 2, insbesondere mindestens 3, elektrisch in einer Parallelschaltung angeordnete Spulen (LI, L2, L3) aufweist.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 20,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Anordnung (1) eine Spulenanordnung, insbesondere eine Luftspulenanordnung oder eine Anordnung mit ölisolierten Spu len, ist.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 21,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Messeinrichtung (ME) für jede Spule (LI, L2, L3) einen Stromwandler (Ml, M2, M3) aufweist, der in Reihe zu der je weiligen Spule (LI, L2, L3) geschaltet ist, wobei die Sekun- därwicklungen (205, 215, 225) der Stromwandler (Ml, M2, M3) in einer Reihenschaltung angeordnet sind und die Reihenschal tung eine geschlossene Masche bildet.
23. Anordnung nach Anspruch 22,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- parallel zu den Sekundärwicklungen (205, 215, 225) jeweils ein Messwiderstand (208, 218, 228) geschaltet ist, wobei die an dem Messwiderstand (208, 218, 228) auftretende Spannung ein Signal darstellt, das den Stromunterschied (DIh) der zu gehörigen Spule (Ln) beschreibt.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 23,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Anordnung eine Energieversorgungseinrichtung (26) auf weist, die elektrische Energie für die Versorgung der Überwa chungseinheit (9) aus mindestens einem der durch die Spulen fließenden Ströme ausgekoppelt.
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 24,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Anordnung eine Energieversorgungseinrichtung (26) auf weist, die elektrische Energie für die Versorgung der Überwa chungseinheit (9) aus mindestens einem der Stromwandler (Ml, M2, M3) ausgekoppelt.
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