NO158157B - Fremgangsmaate og apparat til paavisning av en koronautladningskilde i et elektrisk apparat. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til påvisning av en koronautladningskilde i et elektrisk apparat som er anordnet i en beholder som inneholder et dielektrisk fluidum, hvorved det anvendes minst én akustisk føler montert utenpå apparatet.

Oppfinnelsen vedrører også et apparat for utførelse av fremgangsmåten hvor apparatet er utstyrt med minst én akustisk føler.

Koronaprøving av elektriske høyspenningsapparater, såsom transformatorer, som er fylt med isolerende fluidum, er ønskelig for å identifisere og lokalisere svake punkter eller feil i isola-sjonssystemet, som eventuelt kan forårsake delvis sammenbrudd av isolasjonen. Koronaprøving kan således lokalisere begynnende feil som tillater at apparatet passerer vanlige prøver, men som kan forårsake fullstendig sammenbrudd av isolasjonen på et senere tidspunkt.

Koronaprøven må ikke bare indikere nærværet av korona i det fluidumfylte apparat, men det bør omfatte en anordning for angivelse av koronaens nøyaktige lokalisering. I en typisk tidligere kjent koronaprøvingsmetode for påvisning og lokalisering av korona anvendes det et elektrisk signal som frembringes av koronautladningen eller et signal som er avhengig av mekaniske vibrasjoner som dannes i det isolerende fluidum av trykkforandringer i fluidet, frembrakt av koronautladningen. Det elektriske signal anvendes for utløsning av et katodestråleoscilloskops horisontale sveip, og de mekaniske vibrasjoner opptas av en hensiktsmessig plassert mekanisk-til-elektrisk transduktor som avgir et elektrisk utgangssignal til oscilloskopets oppfanger av vertikal avbøyning.

Tidsrommet mellom begynnelsen av sveipet og begynnelsen av den vertikale avbøyning indikerer avstanden fra koronautladningen til transduktorens opptakelse. Bevegelse av transduktoren og gjentagelse av sekvensen muliggjør identifisering av den omtrentlige lokalisering for koronautladningen ved hjelp av triangulering.

Ifølge US-patentskrifter 3.505.907, 3.612.992 og 3.728.619 er de akustiske følere eller mekaniske-til-elektriske transduktorer som vanligvis anvendes for påvisningen og lokaliseringen av indre koronautladninger, anordnet på den utvendige flate av stålbeholdere for fluidumfylte elektriske apparater. De akustiske følere har jordpotensial og er anbrakt utenpå beholderen på grunn av høyspenningene som er involert under prøvingen og den aktuelle drift av det elektriske apparat hvis innside har meget høyt driftspotensial. Avhengig av tykkelsen på beholderveggen, som vanligvis er fremstilt av stål, vil forskjellen i følsomhet mellom en utvendig og en innvendig føler kunne væres så høy som 10:1, og svekking og refleksjoner på grunn av det elektriske apparat bevirker ytterligere signaltap og uklarheter. Det er klart at innvendig anbringelse av de akustiske følere er ønskelig på grunn av større følsomhet og utladningslokaliseringsnøyaktighet. Men den er risikabel. Det er således klart at nøyaktigheten for påvisning og lokalisering av kilden for koronautladninger i elektriske apparater avhenger i høy grad av styrken for trykksignalet som mottas av de akustiske følere.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det anordnes en akustisk bølgeleder som har en første og en andre ende og som er innrettet til å overføre akustiske emisjoner,

at den akustiske føler koples til den første ende av den akustiske bølgeleder, og

at den akustiske bølgeleder anbringes i beholderen med et parti av bølgelederen i nærheten av koronautladningskilden, slik at akustiske emisjoner fra koronautladningskilden vil treffe nevnte bølgelederparti og overføres til den akustiske føler.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved en akustisk bølgeleder som er anbrakt inne i beholderen med et parti i nærheten av en koronautladningskilde for overføring av akustiske emisjoner fra koronautladningskilden til et sted borte fra kilden utenfor beholderen, og hvor deri akustiske føler er koplet til den akustiske bølgeleder på det nevnte sted, for frembringelse av et koronaresponssignal som reaksjon på en koronautladning i det elektriske apparat.

Apparatet ifølge oppfinnelsen har meget god følsomhet og lokaliseringsnøyaktighet for koronautladningen. Det kan anbringes i beholderen for det elektriske apparat uten å forårsake elektriske påkjenningsproblemer på grunn av den høye spenning som er forbundet med det elektriske apparat. Dessuten kan apparatet ifølge oppfinnelsen anbringes permanent i et elektrisk induktivt apparat og derved funksjonere som en detektor for begynnende fall.

Den akustiske føler kan være mekanisk til-elektrisk transduktor som er montert utenfor beholderen. De akustiske bølgeledere overfører akustiske emisjoner fra kilden for en koronautladning fra høyspenningspunkter i det elektriske apparat til den akustiske føler uten vesentlig svekking som er forbundet med kjente koronadetektorer som alle også har følere anordnet utenfor beholderen, men ingen bølgeledere for påvisning av trykkbølgen i det isolerende fluidum inne i beholderen på grunn av en koronautladning. Ved å overføre de akustiske emisjoner effektivere til de akustiske følere er påvisningen og lokaliseringen av kilden for koronautladningene i elektriske apparater gjort nøyaktigere. .Ifølge en andre utførelsesform er det på hver ende av bølge-lederen montert en detektor, og bølgelederen er plassert slik at akustisk energi på grunn av enhver dannet korona, vil treffe et område hvor som helst langs bølgelederens lengde.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et oppriss, med deler bortskåret, av en elektrisk transformator hvor det anvendes en utførelsesform av koronapåvisningsapparatet ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et diagram som viser forholdene mellom mottatte 40 kHz ultralyd emisjoner i forhold til avstanden fra kilden for forskjellige akustiske bølgeledere i luft. Fig. 3 viser et diagram som viser forholdene for mottatte 80 kHz ultralyd emisjoner i forhold til avstanden fra kilden for forskjellige akustiske bølgeledere i luft. Fig. 4 viser et diagram som viser forholdene for mottatte 40 kHz ultralyd emisjoner i forhold til avstanden fra kilden for forskjellige akustiske bølgeledere i mineralolje. Fig. 5 viser et diagram som viser forholdene for mottatte 80 kHz ultralyd emisjoner i forhold til avstanden fra kilden for forskjellige akustiske bølgeledere i mineralolje. Fig. 6 viser et diagram som viser forholdene for mottatte 80 kHz ultralyd emisjoner i forhold til avstanden frå kilden for forskjellige akustiske bølgeledere i olje og luft. Fig. 7 viser et oppriss, delvis bortskåret, av et elektrisk apparat med en andre utførelsesform av koronapåvisningsapparatet ifølge oppfinnelsen.

Fig. 8 viser et snitt etter linjen VIII-VIII i fig. 1.

I den etterfølgende beskrivelse angir like henvisningstall

samme komponent i alle figurer.

Fig. 1 viser en første utførelsesform av koronapåvisningsapparatet ifølge oppfinnelsen for prøving av elektriske høyspen-ningsapparater, såsom en elektrisk transformator 10. Den viste transformator 10 er av kappetransformator typen og omfatter fase-viklingsenheter 11, 12 og 13 som er anordnet i induktivt forhold til en magnetisk kjerne 14. Hver fasevikling, såsom faseviklingen

11, består av en høyspenningsvikling 18 som er anordnet mellom lavspenningsviklinger 16 og 20. Faseviklingene 11, 12 og 13 og den magnetiske kjerne 14 er anordnet i en egnet beholder 22 som er

fyllt til et nivå 28 med et egnet isolerende fluidum, såsom mineralolje.

Selv om det er vist en trefaset kappetransformator vil det forståes at apparatet ifølge oppfinnelsen også kan anvendes på enfasete transformatorer av enten kappe- eller kjernetype, elektriske reaktorer, gassisolerte sekundærstasjoner, store rota-sjonsapparater og andre elektriske høyspenningsapparater som er følsomme overfor koronautladninger under drift.

I elektriske høyspenningsapparater, såsom den viste transformator 10, kan koronautladninger opptre på atskillige steder.

Et koronasted 3 0 befinner seg mellom høyspenningsviklingen 18

og transformatorhuset 22. En koronautladning på stedet 3 0 dannes således av spenningspåkjenningen mellom høyspenningsviklingen 18 og den jordete beholder 22. En koronautladning kan også opp-

tre på et sted 3 2 som frembringes av spenningspåkjenningen

mellom høyspenningsviklingen 18 og lavspenningsviklingen 16.

Et koronasted 34 befinner seg ved høyspenningsviklingen 18 og

kan dannes av spenningspåkjenningen mellom høyspenningsviklingen 18 og den jordete magnetiske kjerne 14.

Som kjent frembringer en koronautladning i et elektrisk høyspenningsapparat akustiske emisjoner eller bølger som kan påvises ved hjelp av egnete akustiske følere. Følere 36, 38 og 40, som vanligvis består av en mekanisk-til-elektrisk signal-transduktor, omformer de akustiske vibrasjoner til et elektrisk signal som viser koronautladningen. Ifølge den foretrukne utførel-sesf orm av oppfinnelsen omfatter de akustiske følere 36, 38 og 4 0 resonanstransduktorer som arbeider nær 4 0 og 8 0 kHz for å påvise frekvensene for de akustiske emisjoner som forårsakes av koronautladning i det elektriske apparat 10.

Som vist tydligere i fig. 8 omfatter den akustiske føler,

såsom føleren 36, en piezokeramisk føler 94 som kan være mot-

takelig for en enkelt frekvens, såsom 8 0 kHz, eller kan være av bredbånd typen, såsom en som er mottakelig for et område av frekvenser fra 1 kHz til 10 MHz. I begge tilfeller er den piezokeramiske føler 94 montert i et hus 92 som er festet ved hjelp av egnete anordninger, såsom låseskruer 97 til en holder 90. Holderen 90, som er dannet av et egnet materiale, såsom butylgummi, isolerer den piezokeramiske føler 94 og huset 92 akustisk fra beholderen 22 i det elektriske apparat 10, for å hindre de akustiske emisjoner som overføres gjennom bølge-lederen 44 fra å svekkes av beholderveggen 22. Holderen er anordnet i en åpning i det elektriske apparats 10 beholder 22 og hol-des på forseglet måte i denne ved hjelp av egnete pakninger (ikke vist) og bolter 99. Den akustiske bølgeleder er ført gjennom en åpning i holderen 90, og dens ende 52 er forbundet med det piezokeramiske hus 92 ved hjelp av en egnet forbindelsesanord-ning, såsom en epoksysement 96, som gir god akustisk kontakt mellom den.akustiske bølgeleder 44 og det piezokeramiske husf 92 og føleren 94 som er anordnet i dette. Det elektriske utgangssignal fra den piezokeramiske føler 94 føres gjennom en leder, såsom en koaksialkabel 41, til et egnet signalpåvisningsapparat som vil bli beskrevet nedenfor.

Selv om den akustiske føler 3 6 er vist montert på beholderveggen for det elektriske apparat 10, kan den være montert på

et vilkårlig annet fjerntliggende sted hvorved den omfatter en holder som er helt separat fra og befinner seg utenfor tanken 22 for det elektriske apparat 10.

En egnet smalbånds- eller bredbåndssignalpåvisningsanord-ning 42 er forbundet med de akustiske følere 36, 38 og 40 for å påvise og lokalisere kilden for koronautladningen inne i den elektriske transformator 10. Anordningen 42 kan bestå av et katodestråleoscilloskop, som når det utløses av en elektrisk puls fra koronautladningen muliggjør måling av overføringstiden for den akustiske bølge fra kilden for koronautladningen til den akustiske føler. I tillegg kan en smalbåndsanordning omfatte en radiostøymåler for påvisning av størrelsen på koronautladningen.

Som kjent for fagfolk på området varierer trykknivået for den akustiske bølge som fremkommer ved en koronautladning i et fluidumfylt elektrisk apparat omvendt proporsjonalt med avstanden fra kilden for koronautladningen. Denne svekking eller reduksjon i signalstyrke i tillegg til den som forårsakes av beholderveggen hindrer den nøyaktige påvisning og lokalisering av koronautladninger inne i fluidumfylte, elektriske apparater. For å bedre de akustiske føleres følsomhet og derved påvise og lokalisere kilden for koronautladningene nøyaktig, er det anordnet akustiske bølgeledere av valgt materiale, form og størrelse inne i beholderen for det elektriske apparat for å overføre de akustiske emisjoner fra en kilde for koronautladning til de akustiske følere som er montert på et fjernt sted. I fig. 1 viser akustiske bølgeledere 44, 46 og 48 som overfører de akustiske emisjoner som fremkommer ved en koronautladning på koronastedene 30, 32 og 34, til de akustiske følere 36, 38 og 40.

Mange egenskaper til materialet som anvendes for frem-stilling av de akustiske bølgeledere må tas i betraktning ved valg av riktig materiale for anvendelse i et elektrisk apparat. Akustisk overføring gjennom akustiske bølgeledere dannet av sylindriske stenger oppnås best når Poisson's tall (forholdet mellom forandringen i diameter og forandringen i lengde for en stang som er belastet i lengderetning) for stangmaterialet er lavere enn 0,26, idet under visse innfallsvinkler på stangens innerflate omdannes langsgående bølger fullstendig til skjærings-bølger og omvendt, slik at det opptrer mindre bølgesvekking langs stangen. Noen omtrentlige verdier for Poisson's tall for ulike materialer er angitt i tabell I, og det fremgår at kvarts-glass, pyrexglass, sink og særlig beryllium (toksisk materiale) er attraktive materialer for akustiske bølgeledere.

Når det anvendes rør som akustiske bølgeledere er en viktig egenskap for effektiv akustisk overføring materialets akustiske impedans (produkt av bølgehastighet i et materiale og materialets tetthet), og dennes forhold til den akustiske impedans for mediet hvor den arbeider.

Dette er viktig på grunn av at akustiske emisjoner vil passere uten tap fra et medium til et annet dersom de har likn-ende akustiske impedanser. Men det er betydelig akustisk reflek-sjon på mediumgrenseflaten dersom deres akustiske impedanser ikke er tilpasset hverandre.

Av tabell I og II fremgår det f.eks. at plexiglass og luft

passer dårlig til hverandre. Følgelig vil akustiske emisjoner som overføres inne i et plexiglassrør som er anbrakt i luft forbli innvendig. På den annen side vil med et plexiglassrør anbrakt i mineralolje akustiske bølger være tilbøyelig til å

forlate røret gjennom veggene på grunn av at de akustiske impedanser for mineralolje og plexiglass er ganske like. I

mineralolje er det klart at et stålrør f.eks. vil være en bedre akustisk bølgeleder på grunn av at de akustiske impedanser for mineralolje og stål er betydelig utilpasset hverandre.

I tillegg til materialtypen og de varierende medier hvori

de akustiske bølgeledere er anbrakt er størrelsen på bølgelederen en annen viktig faktor ved bestemmelse av effektiv overføring av visse akustiske frekvenser. Virkningene av varierende bølge-lederstørrelse på akustisk overføring er vist grafisk i fig. 2-6

i form av forhold mellom ultralyd som er mottatt med bølgeledere/

ultralyd mottatt uten bølgeledere som funksjon av avstanden i luft eller mineralolje fra kilden for en koronautladning. Når dette forhold er større en enheten, dvs. at ultralyden som mot-

tas med bølgelederen har høyere størrelse enn ultralyden som mot-

tas uten bølgelederen, er det verd å anvende denne akustiske bølgeleder.

Fig. 2 og 3 viser forholdene for 4 0 kHz og 80 kHz akustiske emisjoner mottatt med og uten bølgeledere som funksjon av av-

standen fra en gnist i luft under anvendelse av plexiglassrør med forskjellig diameter. Som det fremgår av fig. 2 øker med en avstand på 200 cm fra en luftgnist anvendelsen av et plexiglass-

rør med innerdiameter på 2,54 cm ultralydnivået ved 4 0 kHz ca. ti ganger. På den annen side resulterer et 200 cm langt rør med innerdiameter på 0,63 5 cm i en reduksjon fra 10 til 1 i mottatt signal og vil følgelig ikke være særlig verdifullt for korona-utladningspåvisning. Kurvene 100, 102, 104, 106, 108 og 110,

som er angitt med strekete linjer, er beregnete verdier for forholdene ved forskjellige ultralydsvekkingsfaktorer langs bølgelederne. I fig. 2-6 er kurvene 100, 102, 104, 106, 108 og 110 beregnet under anvendelse av svekkingsfaktorer på henholds-

vis 1,0, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6 og 0,4, noe som svarer til en minsk-

ning i dB/10 cm på henholdsvis 0, 1,0, 2,0, 3,0, 4,5 og 8,0

langs bølgelederen. Resultatene for ultralydmålinger fra koronautladninger i luft, som er vist i fig. 2 og 3, indikerer at

rørene med større diameter virker som mer effektive bølgeledere. Et plexiglassrør med 2,54 cm diameter har en forsterkningsgrad

på ca. 10 2 00 cm fra kilden for koronautladningen.

I motsetning til data fra luft indikerer målingene av koronautladninger i mineralolje, vist i fig. 4 og 5, at et stål-rør med innerdiameter på 1,27 cm er meget effektivt som en akustisk bølgeleder, og ved 200 cm ble det oppnådd forsterkningsgrader på 10 ved 4 0 kHz og 9 ved 80 kHz. Et stålrør med diameter på

2,54 cm var heller ikke en så effektiv akustisk bølgeleder som et stålrør med diameter på 0,635 cm.

En meget effektiv akustisk bølgeleder for anvendelse i mineralolje, som ikke har et stålrørs elektriske spenningspro-blemer, viste seg å være en pyrexglasstang med diameter på ,1,27 cm, som ved 200 cm oppviste en forsterkningsgrad på 17 ved 8.0 kHz, slik som vist i fig. 5. I fig. 6 er egenskapene til en pyrexglasstang med diameter på 1,27 cm sammenlignet med egenskapene til et stålrør med diameter på 1,27 cm i mineralolje og plexiglassrør med diameter på 1,27 cm og 2,54 cm i luft,

mens det i tabell III er foretatt en sammenligning mellom svekkingen for akustisk overføring ved 80 kHz i forskjellige stenger og rør.

Verd å merke seg her er den dårlige akustiske overføring

for i mineralolje neddykkete plexiglasstenger samt rør av bly-

glass, pyrexglass og plexiglass. Men overføringsegenskapene for en glassfiberlysleder med diameter på 0,635 cm er nesten like gode som for en pyrexglasstang med diameter på 1,27 cm eller en stang med diameter på 0,317 cm fremstilt av glassfiberarmer epoksyharpiks.

Ytterligere prøver har indikert at de akustiske overførings-egenskaper for akustiske bølgeledere, såsom en pyrexglasstang med diameter på 1,27 cm, ikke forandrer seg når bølgelederen passerer gjennom forskjellige medier, såsom fra mineralolje til luft. I tillegg bevirker ikke krumninger på bølgelederen noen vesentlige tap eller svekking i signalet som overføres derover.

Under henvisning til fig. 1 igjen vil anvendelsen av akus-

tiske bølgeledere fremstilt av de ovenfor beskrevne materialer for påvisning og lokalisering av kilden for koronautladninger i transformatoren 10 bli beskrevet. Idet de akustiske bølgeledere 44, 4 6 og 48 er helt like vil bare bølgelederen 44 bli beskrevet detaljert nedenfor. Fortrinnsvis er den akustiske bølgeleder 44

fremstilt av et langstrakt sylindrisk organ av et egnet materiale for anvendelse som en effektiv bølgeleder i mineralolje, såsom en pyrexglasstang med diameter på 1,27 cm. Den akustiske bølge-

leder 44 har en første ende 50 og en andre ende 52. Bølge-

lederens 44 første ende 50 er anordnet i nærheten av et mulig sted for koronautladning, såsom stedet 3 0 mellom transformatorens 10 høyspenningsvikling 18 og beholderen 22. Den akustiske bølge-leders 44 andre ende 52 er hensiktsmessig koplet til den akustiske føler 36.

Akustiske emisjoner eller bølger fra en koronautladning på

stedet 30 vil treffe den akustiske bølgeleders 44 første ende

og vil overføres av den akustiske bølgeleder 44 gjennom den andre ende 52 til den akustiske føler 36 som frembringer et elektrisk signal som er bfjtegnende for koronautladningen på stedet 3 0 i transformatoren 10. Dette elektriske signal vil deretter bli analysert ved hjelp av et egnet instrument 42, som er beskrevet ovenfor, for å påvise og lokalisere det nøyaktige sted for koronautladningen inne i transformatoren 10. Idet det i denne utførel-

sesform anvendes et antall akustiske bølgeledere som hver er for-

bundet med et spesielt sted i transformatoren 10 blir det for-

holdsvis lettvint å lokalisere kilden for koronautladningen.

Egenskapene til en akustisk bølgeleder for avføling av koronautladninger i et elektrisk høyspenningsapparat kan illus-treres ved å sammenligne den med den konvensjonelle koronapåvis-ningsanordning som anvender akustiske følere som er montert på beholderveggen og som avføler den trykkbølge i det isolerende fluidum som fremkommer ved en koronautladning inne i beholderen. Dersom den første eller frie ende av en akustisk bølgeleder, 2 meter lang og koplet til en akustisk føler i den annen ende,

er anbrakt inne i transformatorens 10 beholder 22 ca. 10 cm fra kilden for koronautladningen vil den akustiske trykkbølge ved 8 0 kHz som kommer inn i den akustiske bølgeleder reduseres med 6 dB (2:1), på grunn av svekking i bølgelederen før den når føleren 2 meter borte ved enden av bølgelederen. I det konvensjonelle koronapåvisningsapparat med føleren anbrakt på utsiden av trans-formatorbeholderen vil de akustiske emisjoner fra koronautladningen reduseres i trykknivå fra 10 til 1 når de når beholderveggen på grunn av diffusjon og kan reduseres ytterligere fra 10 til 1 når de passerer gjennom stålveggen til den akustiske føler, i dette eksempel bedrer således den akustiske bølgeleder følerens reaksjon 50 ganger.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan de ovenfor beskrevne akustiske bølgeledere anvendes for to forskjellige situasjoner for påvisning av koronautladninger inne i den elektriske høyspenningstransformator 10. Den akustiske bølgeleder som har en akustisk føler koplet til den ene ende kan anbringes som en sonde inne i transformatoren for å lokalisere koronautladninger under den innledende prøving av transformatoren 10. Idet visse akustiske bølgeledermaterialer, såsom epoksy-glassfiber- eller pyrexglasstenger, har dielek-trisitetskonstanter som er sammenlignbare med dielektrisitets-konstanten for det isolerende fluidum inne i beholderen, kan i tillegg de akustiske bølgeledere som er fremstilt av disse materialer installeres permanent inne i beholderen for et fluidumfylt, elektrisk høyspenningsapparat for å virke som detektorer for begynnende feil under hele levetiden for det elektriske apparat. Dessuten kan fiberoptikklysledere, som antydet i tabell II, anvendes for overføring av akustiske emisjoner og også lysemi-sjoner fra kilden for koronautladninger inne i elektriske apparater og derved bevirke ytterligere påvisningsevne for koronautladninger.

Diskusjonen ovenfor viser at visse bølgeledermaterialer og -former overfører en spesiell frekvens av akustiske bølger mer effektivt enn andre. Dette muliggjør mange variasjoner ved anvendelsen av akustiske bølgeledere for påvisning av koronautladninger i elektriske apparater. F.eks. kan det anvendes et antall bølge-ledere som hver er utformet for overføring av en spesiell frekvens av akustiske bølger. Således vil en bølgeleder fremstilt av en 3 mm epoksy-glassfiberstang kunne anvendes for påvisning av akustiske emisjoner med 8 0 kHz, mens en pyrexglasstang med diameter på 1,27 cm vil kunne påvise emisjoner med 4 0 kHz. I tillegg kan hver akustisk bølgeleder koples til en separat akustisk føler som er innrettet til å oppta en eneste frekvens,

eller alle bølgelederne kan koples til en eneste bredbåndsføler som påviser et bredt frekvensområde. På denne måte kan et bredt frekvensområde for akustiske emisjoner, fra 1 kHz til minst 10 MHz, påvises, noe som ytterligere bedrer påvisning og lokalisering av koronautladninger inne i elektriske apparater.

Det henvises til fig. 7 som viser et elektrisk apparat, såsom en transformator 10, som er utstyrt med en koronapåvisnings-anordning konstruert ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen. I denne utførelsesform er en første akustisk bølge-leder 60 og en andre akustisk bølgeleder 7 0 anordnet inne i transformatorens 10 beholder 22. Hver bølgeleder 60 og 7 0 har en første og en andre ende, såsom ender 62 og 64 for den første akustiske bølgeleder 60 og ender 72 og 74 for den andre akustiske bølgeleder 70, som er koplet til akustiske følere henholdsvis 66, 68, 76 og 78. I tillegg er hver bølgeleder 60 og 70 kontinuerlig mellom dens respektive første og andre ender og er anordnet i nærheten av transformatoren 10 for derved å over-våke transformatoren 10 for kilder for koronautladning.

Det har uventet vist seg at en eneste, kontinuerlig bølge-leder kan motta akustiske bølger som støter mot dens overflate hvor som helst langs dens lengde og overføre disse akustiske bølger til følere som er anbrakt i hver ende av den. Tidligere er det blitt anvendt bølgeledere slik at kilden for akustiske bølger ville støte stort sett vinkelrett mot den ene ende av den akustiske bølgeleder. Ved akustisk kopling av følere til hver ende av en kontinuerlig akustisk bølgeleder ville akustiske bølger som støter mot overflaten av den akustiske bølge-leder fra én kilde for koronautladning overføres av den akustiske bølgeleder til hver av følerne som er koplet til de respektive ender av den akustiske bølgeleder. Dersom kilden for koronautladningen befinner seg nær midten av den akustiske bølgeleder vil det ikke være noen differanse mellom overføringstiden for de akustiske bølger til de respektive bølgelederkoplingspunkter og akustiske følere som er koplet til disse. Men dersom koronautladningskilden er nærmere den ene ende av den akustiske bølge-leder opptrer det en vesentlig differanse i overføringstid. Det nøyaktige sted for koronautladningskilden inne i et elektrisk apparat kan bestemmes ved måling av tidsdifferansen mellom ankomsten for akustiske signaler i hver ende eller koplingspunkt på den akustiske bølgeleder. Strekningen langs bølgelederen hvor koronautladningskilden er nærmest kan estimeres av følgende formel:

hvor i er bølgelederlengden i cm, t er tidsdifferansen mellom ankomsten for de akustiske signaler i hvert koplingspunkt for bølgelederen og v er hastigheten for de akustiske bølger i bølgeledermaterialet. En alternativ måte til å bestemme tids-dif f eransen t er å anvende det første ankommende akustiske signal for å utløse et oscilloskop. Dessuten kan stedet for koronautladningskilden hvor de akustiske bølger først kommer til den akustiske bølgeleder beregnes ved å notere størrelsen på de akustiske signaler i hver bølgelederende og anvende bølge-ledersvekkingen.

Det antas at årsaken til at en enkelt bølgeleder vil motta og overføre akustiske bølger som støter mot hvor som helst langs bølgelederens overflate er at hastigheten til akustiske bølger i en akustisk bølgeleder dannet av epoksy-glassfiber f.eks. er høyere (4600 m/s) enn i mineralolje (1300 m/s), og følgelig vil akustiske bølger som treffer en del av den akustiske bølgeleder bevege seg nedover denne til de respektive koplingspunkter før bølgene støter mot resten av bølgelederen.

Selv om de kontinuerlige, akustiske bølgeledere 60 og 70

i fig. 7 er vist forholdsvis rettlinjete, kan de også være bøyet til enhver ønsket form uten påvirkning av overføringen av akustiske bølger. Således kan en kontinuerlig akustisk bølgeleder være snodd sammen gjennom hele transformatoren 10 for overvåking av et antall kritiske områder for koronautladninger, noe som derved reduserer antallet akustiske følere som er nødvendig for

å påvise koronautladninger gjennom hele transformatoren 10.

Det vil være klart for fagfolk på området at det ovenfor er

blitt beskrevet et meget hensiktsmessig apparat på påvisning og lokalisering av koronautladninger i elektriske høyspenninsapparater. Akustiske bølgeledere som er fremstilt av egnet materiale er anordnet inne i beholderen i nærheten av elektrisk belastede ledere for overføring av akustiske bølger fra koronautladningskilden til fjerne akustiske følere. De akustiske bølgeledere overfører trykkbølgen som dannes av koronautladningen til de akustiske følere uten vesentlig svekking av signalstyrken, til forskjell fra kjente koronapåvisningsapparater.

Dette øker derfor følsomheten for de akustiske følere vesentlig og bevirker større påvisnings- og lokaliseringsevne for koronautladninger inne i elektriske høyspenningsapparater. I tillegg kan de akustiske bølgeledere installeres permanent inne i det elektriske apparat og derved virke som detektorer av begynnede feil gjennom hele apparatets normale levetid.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte til påvisning av en koronautladningskilde (30,32,34) i et elektrisk apparat (10) som er anordnet i en beholder (22) som inneholder et dielektrisk fluidum, hvorved det anvendes minst én akustisk føler montert utenpå apparatet, karakterisert ved at det anordnes en akustisk bølgeleder (44,46,48,60,70) som har en første og en andre ende og som er innrettet til å overføre akustiske emisjoner, at den akustiske føler (36,38,40,66,68,76,78) koples til den første ende av den akustiske bølgeleder, og at den akustiske bølgeleder anbringes i beholderen (22) med et parti av bølgelederen i nærheten av koronautladningskilden (30,32,34), slik at akustiske emisjoner fra koronautladningskilden vil treffe nevnte bølgelederparti og overføres til den akustiske føler.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, hvor det anvendes akustiske følere, hvor den akustiske bølgeleder (44,46,48,60,70) er innrettet til å motta akustiske emisjoner fra koronautladningskilden som treffer bølgelederoverflaten på et vilkårlig punkt og til å overføre de akustiske emisjoner til den første og den andre ende, og den første og den andre ende av den akustiske bølgeleder forbindes akustisk med henholdsvis den første og den andre føler, karakterisert ved at tidsdifferansen mellom ankomsten av de akustiske emisjoner til henholdsvis den første og den andre føler måles, og at koronautladningskildens avstand fra den første eller den andre ende av den akustiske bølgeleder hvor de akustiske emisjoner støter mot den akustiske bølgeleder beregnes.

3. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 eller 2, til påvisning og lokalisering av akustiske emisjoner fra en koronautladningskilde i et elektrisk apparat (10) som er anordnet i en beholder (22) som inneholder et dielektrisk fluidum, hvor apparatet er utstyrt med minst én akustisk føler, karakterisert ved at en akustisk bølgeleder (44,46,48, 60,70) som er anbrakt inne i beholderen (22) med et parti i nærheten av en koronautladningskilde (30,32) for overføring av akustiske emisjoner fra koronautladningskilden til et sted borte fra kilden utenfor beholderen, og hvor den akustiske føler (36,38, 4 0,66,68,76,78) er koplet til den akustiske bølgeleder på det nevnte sted, for frembringelse av et koronaresponssignal som reaksjon på en koronautladning i det elektriske apparat.

4. Apparat i samsvar med krav 3, karakterisert ved at den akustiske bølgeleder omfatter et langsgående organ (44) med den første ende (50) anordnet i nærheten av koronautladningskilden (30) inne i det elektriske apparat og den andre ende (52) akustisk koplet til den akustiske føler.

5. Apparat i samsvar med krav 3, karakterisert ved at den akustiske impedans for den akustiske bølgeleder (44,46,48,60,70) er vesentlig lavere enn den akustiske impedans for fluidet (28) i beholderen (22), slik at de akustiske emisjoner som treffer den akustiske bølgeleder blir værende inne i denne mens de overføres i den uten vesentlig svekking.

6. Apparat i samsvar med krav 3, karakterisert ved at den akustiske bølgeleder er et stangformet organ.

7. Apparat i samsvar med krav 6, karakterisert ved at den akustiske bølgeleder (44,46,48,60,70) har et Poissons tall på mindre enn 0,26.

8. Apparat i samsvar med krav 6, karakterisert ved at den akustiske bølgeleder (44,46,48,60,70) er en pyrex-glasstang med en diameter på ca. 1,27 cm.

9. Apparat i samsvar med krav 6, karakterisert ved at den langstrakte stang har en en diameter på ca. 0,32 cm og er fremstilt av glassfiberarmert epoksyharpiks.

10. Apparat-i samsvar med krav 3, omfattende minst en første og en andre akustisk føler som er koplet til henholdsvis den første og den andre ende av bølgelederen, karakterisert ved at bølgelederen har langstrakt form og er anordnet slik at i det minste et parti av dens lengde mellom dens første og andre ender er anordnet i nærheten av koronautladningskilden.

11. Apparat i samsvar med krav 10, karakterisert ved at partiet av lengden av bølgelederen mellom den første og den andre ende av bølgelederen er anordnet i nærheten av et antall koronautladningspunkter.

12. Apparat i samsvar med et av kravene 3-11, karakterisert ved at den akustiske føler (36,38,40,66, 68,76,78) er montert på og utenfor beholderen (22) og omfatter en piezokeramisk transduktor.

13. Apparat i samsvar med krav 12, karakterisert ved at den akustiske føler omfatter en elastisk, bærende fast-spenningsanordning og er montert på beholderen for minimalisering av eventuell signalsvekking på stedet hvor føleren er montert.