WO2005022573A1 - Method for monitoring insulating oil - Google Patents

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WO2005022573A1
WO2005022573A1 PCT/EP2004/005175 EP2004005175W WO2005022573A1 WO 2005022573 A1 WO2005022573 A1 WO 2005022573A1 EP 2004005175 W EP2004005175 W EP 2004005175W WO 2005022573 A1 WO2005022573 A1 WO 2005022573A1
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WO
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changer
load tap
limit value
switching
max
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PCT/EP2004/005175
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Inventor
Rainer Frotscher
Konrad Roider
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
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    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H9/0005Tap change devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F29/02Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/04Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings having provision for tap-changing without interrupting the load current
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    • H01H2009/0061Monitoring tap change switching devices

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the contamination of insulating oil in on-load tap-changers.
  • tap-changer Most of the on-load tap-changers currently commercially available for uninterrupted switching under load between different winding taps of a tap-changer, often also referred to as “tap-changer” for short, still work with mechanical switch contacts in insulating oil.
  • Oil filter systems are known for cleaning the insulating oil, for example from the company publication of the applicant "Oil filter system OF100", pressure imprint IN173 / 01 de-1099/1000, which have a filter insert which cleans the insulating oil and can also dry it at the same time.
  • Such insulating oil change intervals are also after certain periods, e.g. B. after 8 years. With such a rigid timing, the number of switching operations actually completed during this period is of course not taken into account; this is also unsatisfactory for the operator.
  • Numerous oil sensors are known for other oils, in particular oils in internal combustion engines, which are arranged there in the oil pan and are intended to determine the oil condition. These are based on a wide variety of physical principles, but they are not all readily applicable to on-load tap-changers. In internal combustion engines, criteria such as viscosity, lubricity and cooling ability are important for evaluating the quality of the oil, while the dielectric or insulating properties, which are particularly important for on-load tap-changers, are not important.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for monitoring the insulating oil, d. H. the determination of its current state, to be specified in an on-load tap-changer that does not require an additional sensor or other components inside the oil container, but nevertheless provides information that depends on the actual situation and whether, and if so when, the insulating oil must be changed.
  • Another object of the invention is to replace the previously rigid oil change intervals with condition-dependent maintenance, but at least to significantly extend these maintenance intervals by overlaying them with a condition-dependent component.
  • the general inventive idea is to use the arc energy released during a power shift under oil to determine the oil soot of the insulating oil and to derive the information about the required oil change from the progressive degree of the oil contamination determined in this way.
  • the method according to the invention therefore uses only a measured electrical variable for determining the soot content; it therefore does not require any additional sensors or other components inside the on-load tap-changer.
  • the method according to the invention is based on the arc energy E, which is released under oil during a load switching.
  • the oil decomposes and produces soot.
  • Switch and resistance contacts of the on-load tap-changer with their different switching currents contribute their respective - different - share.
  • the individual switching currents are measured using the measured current transformer load current determined. This load current is the only variable input variable that has to be measured.
  • the arc energy E generally results for each
  • ParSek means the number of parallel sectors of the diverter switch, ie the parallel connection of individual switch contacts, U s is the respective nominal step voltage and S res is the resulting current division. R ü denotes the size of the contact resistance.
  • the quantities mentioned are all tap-changer-specific and are not stored volatile as on-load tap-changer parameters, ie they are defined before the start of the process.
  • the AnzSek factor designates the number of diverter switch sectors or switching segments.
  • U Lb denotes the mean arc voltage and t Lb the mean arc time.
  • the respectively determined arc energies are summed up with each load switching and result in the accumulated arc energy GE, which is compared with a previously set and also non-volatile stored value GE max ; depending on the comparison, warning or shutdown functions can be generated.
  • GE max 50,000 KWs.
  • the limit value GE max would in such a case occur during the entire lifetime of the on-load tap-changer and the like. U. never be reached. Therefore, after a first development of the method according to the invention, an additional check is carried out to determine whether a maximum number of load shifts has been reached. If this is the case, a warning or the like is generated, irrespective of the level of the total arc energy GE.
  • an additional check is carried out to determine whether a specific time interval from commissioning, ie H. a maximum permissible operating time that can be allowed to the on-load tap-changer without intermediate maintenance has been reached. If this is the case, a warning or the like is generated - again regardless of the amount of the arc energy GE added up to that point.
  • Figure 1 shows the flow chart of a first method according to the invention
  • Figure 2 shows the flow chart of a second method according to the invention
  • FIG. 3 shows the flow chart of a third method according to the invention
  • FIG. 4 shows the flow chart of a fourth method according to the invention.
  • n denotes an index that is increased by 1 each time the on-load tap-changer is actuated.
  • the load current J L is first measured each time the on-load tap-changer is actuated.
  • the switching currents J S ⁇ and J w ⁇ of the disconnecting contacts are determined.
  • these switching currents are added together and result in ⁇ J.
  • the arc energy E n occurring in the respective load switching is then calculated and finally the cumulative arc energy GE n is determined therefrom.
  • the value of the accumulated arc energy GE n is in each case temporarily stored and, upon the next actuation, together with the then again calculated arc energy E ⁇ + ⁇ , the new total value GE ⁇ + ⁇ is then accumulated.
  • this cumulative arc energy GE n is then compared with a previously set limit value GE max .
  • a two-stage comparison is shown as an example in FIG. Is a certain percentage of the limit value GE max reached, e.g. B. 90%, a warning can be generated, which indicates an upcoming oil change. The operator can then take appropriate precautions and still have enough time to carry out such an oil change e.g. B. to be carried out as part of a maintenance. Once 100% of the limit value has been reached, a second, more conspicuous warning message can be generated; alternatively, the transformer could also be switched off.
  • FIG. 2 shows a second method according to the invention, in which a check is also carried out to determine whether a certain total number of operations has been reached, ie the index n has reached a certain maximum value n max .
  • FIG. 3 shows a further method in which, in addition to the method shown in FIG. 1, a check is also carried out to determine whether a certain absolute operating time t of the on-load tap changer has reached a limit value t max .
  • FIG. 4 shows a method in which both the additional number of switching operations n and the operating time t are compared with corresponding limit values n max and t max . This can also be inserted at various points in the process sequence according to FIG. 1.

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Abstract

The invention relates to a method for monitoring the contamination of insulating oil in load tap changers, whereby only the latest transformer load current is measured, and the transfer of rust to be expected is determined by means of calculation while taking the parameters specific to the load tap changer into account. This eliminates the need for sensors and other components inside the load tap changer.

Description

Verfahren zur Überwachung von IsolierölProcess for monitoring insulating oil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Verschmutzung von Isolieröl in Laststufenschaltern.The invention relates to a method for monitoring the contamination of insulating oil in on-load tap-changers.
Der größte Teil der derzeit kommerziell verfügbaren Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung unter Last zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators, oft auch kurz als „Stufenschalter" bezeichnet, arbeitet immer noch mit mechanischen Schaltkontakten in Isolieröl. Ein typischer Laststufenschalter dieser Gattung mit einem separaten Ölgefäß, in dem der sog. Lastumschalter angeordnet ist, ist in der Firmendruckschrift „Stufenschalter Typ M und MS" der Anmelderin, Druckimpressum VK03/93de-0793/2000 beschrieben.Most of the on-load tap-changers currently commercially available for uninterrupted switching under load between different winding taps of a tap-changer, often also referred to as "tap-changer" for short, still work with mechanical switch contacts in insulating oil. A typical on-load tap-changer of this type with a separate oil container in which the So-called diverter switch is arranged, is described in the company publication "tap changer type M and MS" of the applicant, printing imprint VK03 / 93de-0793/2000.
Bei jeder Betätigung der Lastumschalterkontakte eines solchen ölgefüllten Laststufenschalters entstehen kurzzeitige Lichtbögen im Isolieröl, die im Laufe der Zeit zu dessen Zersetzung und zur Rußbildung führen.Every time the diverter switch contacts of such an oil-filled on-load tap-changer are actuated, brief arcs occur in the insulating oil, which over time lead to its decomposition and soot formation.
Zur Reinigung des Isolieröles sind Olfilteranlagen bekannt, z, B. aus der Firmendruckschrift der Anmelderin „Ölfilteranlage OF100", Druckimpressum IN173/01 de-1099/1000, die einen Filtereinsatz besitzen, der das Isolieröl reinigt und gleichzeitig auch trocknen kann.Oil filter systems are known for cleaning the insulating oil, for example from the company publication of the applicant "Oil filter system OF100", pressure imprint IN173 / 01 de-1099/1000, which have a filter insert which cleans the insulating oil and can also dry it at the same time.
Dennoch ist in bestimmten Abständen ein Wechsel des Isolieröles im Laststufenschalter erforderlich, zumal bei weitem nicht alle diese Laststufenschalter mit einer - als Sonderausrüstung lieferbaren - Ölfilteranlage ausgerüstet sind.Nevertheless, it is necessary to change the insulating oil in the on-load tap-changer at certain intervals, especially since by no means all of these on-load tap-changers are equipped with an oil filter system, which can be supplied as special equipment.
Bisher ist kein befriedigendes Verfahren bekannt, nach dem zuverlässig ermittelt werden könnte, wann das Isolieröl tatsächlich gewechselt werden muss. In der Regel behelfen sich die Hersteller damit, dass sie ein Wechseln nach dem Erreichen fester Schaltzahlen vorschreiben; aus Sicherheitsais auch Produkthaftungsgründen sind dabei natürlich Reserven vorgesehen, so dass das Isolieröl oft noch nicht verbraucht ist, wenn es nach einem solch starren Schema gewechselt wird. Dies verursacht dem Betreiber unnötige Kosten.So far, no satisfactory method has been known for reliably determining when the insulating oil actually needs to be changed. As a rule, the manufacturers make do by prescribing a change after reaching fixed switching numbers; For safety reasons and product liability reasons, reserves are of course provided so that the insulating oil is often not yet used up when it is changed according to such a rigid scheme. This causes unnecessary costs for the operator.
Weiterhin werden solche Isolieröl-Wechselintervalle auch nach bestimmten Zeiträumen, z. B. nach 8 Jahren, vorgeschrieben. Bei einer solch starren zeitlichen Festlegung bleiben natürlich die tatsächlich während dieses Zeitraumes absolvierten Schaltzahlen unberücksichtigt; für den Betreiber ist dies ebenfalls unbefriedigend. Zwar sind für andere Öle, insbesondere Öle in Verbrennungsmotoren, zahlreiche Ölsensoren bekannt, die dort in der Ölwanne angeordnet sind und den Ölzustand feststellen sollen. Diese basieren auf den unterschiedlichsten physikalischen Prinzipien, sind jedoch sämtlich für Laststufenschaiter nicht ohne weiteres anwendbar. Bei Verbrennungsmotoren sind Kriterien wie Viskosität, Schmierfähigkeit und Kühlungsfähigkeit wichtig zur Bewertung der Qualität des Öles, die bei Laststufenschaltern darüber hinaus besonders wichtigen dielektrischen bzw. Isoliereigenschaften hingegen spielen keine Rolle.Furthermore, such insulating oil change intervals are also after certain periods, e.g. B. after 8 years. With such a rigid timing, the number of switching operations actually completed during this period is of course not taken into account; this is also unsatisfactory for the operator. Numerous oil sensors are known for other oils, in particular oils in internal combustion engines, which are arranged there in the oil pan and are intended to determine the oil condition. These are based on a wide variety of physical principles, but they are not all readily applicable to on-load tap-changers. In internal combustion engines, criteria such as viscosity, lubricity and cooling ability are important for evaluating the quality of the oil, while the dielectric or insulating properties, which are particularly important for on-load tap-changers, are not important.
Außerdem ist die Anordnung eines wie auch immer ausgebildeten Ölsensors im Laststufenschalter zum einen für eine Retrofit-Lösung prinzipiell ungeeignet, zum anderen wegen der erforderlichen elektrischen Anschlussleitungen vom Sensor im Inneren des Ölgefäßes nach außen schon aus Gründen der Spannungsfestigkeit unerwünscht und zudem nur kompliziert zu realisieren.In addition, the arrangement of an oil sensor, however designed, in the on-load tap-changer is on the one hand unsuitable for a retrofit solution, and on the other hand, because of the required electrical connection lines from the sensor inside the oil tank to the outside, it is undesirable for reasons of dielectric strength and is also only difficult to implement.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Verfahren zur Überwachung des Isolieröles, d. h. der Bestimmung seines aktuellen Zustandes, in einem Laststufenschalter anzugeben, das keinen zusätzlichen Sensor oder andere Bauteile im Inneren des Ölgefäßes erfordert, dennoch eine zustandsabhängige, den tatsächlichen Gegebenheiten entsprechende Information darüber liefert, ob, und wenn ja wann ein Wechseln des Isolieröles erfolgen muss.The object of the invention is therefore to provide a method for monitoring the insulating oil, d. H. the determination of its current state, to be specified in an on-load tap-changer that does not require an additional sensor or other components inside the oil container, but nevertheless provides information that depends on the actual situation and whether, and if so when, the insulating oil must be changed.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die bisher starren Ölwechsel-Intervalle durch eine zustandsabhängige Wartung zu ersetzen, zumindestens aber durch Überlagerung mit einer zustandsabhängigen Komponente diese Wartungsintervalle deutlich zu verlängern.Another object of the invention is to replace the previously rigid oil change intervals with condition-dependent maintenance, but at least to significantly extend these maintenance intervals by overlaying them with a condition-dependent component.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.According to the invention, these objects are achieved by a method having the method steps of the first claim. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the method according to the invention.
Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, die bei einer Lastschaltung unter Öl frei gesetzte Lichtbogenenergie zur Bestimmung der Ölverrußung des Isolieröles zu verwenden und aus dem fortschreitenden Grad der auf diese Weise ermittelten Ölverschmutzung die Information über den erforderlichen Ölwechsel abzuleiten.The general inventive idea is to use the arc energy released during a power shift under oil to determine the oil soot of the insulating oil and to derive the information about the required oil change from the progressive degree of the oil contamination determined in this way.
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet erstmals also lediglich eine gemessene elektrische Größe zur Bestimmung des Rußgehaltes; es erfordert mithin keinerlei zusätzliche Sensoren oder andere Bauteile im Inneren des Laststufenschalters.For the first time, the method according to the invention therefore uses only a measured electrical variable for determining the soot content; it therefore does not require any additional sensors or other components inside the on-load tap-changer.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert, wie erläutert, auf der Lichtbogenenergie E, die bei einer Lastschaltung unter Öl frei gesetzt wird. Dabei zersetzt sich das Öl und erzeugt Ruß. Schalt- und Widerstandskontakte des Laststufenschalters tragen mit ihren unterschiedlichen Schaltströmen ihren jeweiligen - unterschiedlichen - Anteil dazu bei. Die einzelnen Schaltströme werden mit Hilfe des gemessenen aktuellen Transformator-Laststromes ermittelt. Dieser Laststrom ist die einzige variable Eingangsgröße, die gemessen werden muss.As explained, the method according to the invention is based on the arc energy E, which is released under oil during a load switching. The oil decomposes and produces soot. Switch and resistance contacts of the on-load tap-changer with their different switching currents contribute their respective - different - share. The individual switching currents are measured using the measured current transformer load current determined. This load current is the only variable input variable that has to be measured.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich allgemein die Lichtbogenenergie E bei jederIn the method according to the invention, the arc energy E generally results for each
Betätigung des Laststufenschalters wie folgt:Operation of the on-load tap-changer as follows:
E = ∑J-ULb- AnzSek [Ws]E = ∑JU L b- AnzSek [Ws]
Dabei istIt is
∑J = USKMJWKI d. h., es werden zunächst bei jeder Lastschaltung jeweils die Beträge der Schaltströme sowohl für den∑J = USKMJWKI d. that is, the amounts of the switching currents for both the
Schaltkontakt als auch den Widerstandskontakt bzw. die Widerstandskontakte ermittelt.Switch contact and the resistance contact or the resistance contacts determined.
Dies geschieht für den Schaltkontakt nach der BeziehungThis happens for the switch contact according to the relationship
J J sκ ParSekJ J s κ ParSec
und für den Widerstandskontakt etwa nach der Beziehung
Figure imgf000005_0001
and for the resistance contact about the relationship
Figure imgf000005_0001
2 - Rü 2 - R ü
Dabei bedeutet ParSek die Zahl der parallelen Sektoren des Lastumschalters, d. h. der Parallelschaltungen von einzelnen Schaltkontakten, Us ist die jeweilige Nenn-Stufenspannung und Sres ist die resultierende Stromteilung. Rü bezeichnet die Größe des Überschaltwiderstandes. Die genannten Größen sind sämtlich stufenschalterspezifisch und werden als Laststufenschalterparameter nicht flüchtig gespeichert, d. h. vor Verfahrensbeginn festgelegt.ParSek means the number of parallel sectors of the diverter switch, ie the parallel connection of individual switch contacts, U s is the respective nominal step voltage and S res is the resulting current division. R ü denotes the size of the contact resistance. The quantities mentioned are all tap-changer-specific and are not stored volatile as on-load tap-changer parameters, ie they are defined before the start of the process.
Die Berechnung der einzelnen Schaltströme mit Hilfe des gemessenen aktuellen Transformator- Laststromes an sich ist bereits aus der DE 100 03 918 C1 bekannt. Sie ist dort jedoch ein Verfahrensschritt für ein Verfahren zur volumenmäßigen Ermittlung des Kontaktabbrandes bzw. dessen Überwachung. Um eine wie auch immer geartete Überwachung des Zustandes von Isolieröl geht es in dieser Veröffentlichung nicht. Es hat sich jedoch überraschend gezeigt, dass die Berechnung der einzelnen Schaltströme erfindungsgemäß auch für die Überwachung des Rußgehaltes verwendet werden kann.The calculation of the individual switching currents with the aid of the measured current transformer load current itself is already known from DE 100 03 918 C1. However, there it is a procedural step for a method for the volume determination of the contact erosion or its monitoring. This publication does not deal with any kind of monitoring of the condition of insulating oil. However, it has surprisingly been found that the calculation of the individual switching currents can also be used according to the invention for monitoring the soot content.
Nachfolgend wird dann bei der Erfindung nach der o. a. Beziehung die bei der jeweiligen Lastschaltung auftretende Lichtbogenenergie E ermittelt: E = ∑J-ULb-tLb-AnzSek [Ws] Der Faktor AnzSek bezeichnet dabei die Anzahl der Lastumschaltersektoren bzw. Schaltsegmente. ULb bezeichnet die mittlere Lichtbogenspannung und tLb die mittlere Lichtbogenzeit. Diese Faktoren sind ebenfalls schalterabhängig und gehören zu den vorab nicht flüchtig gespeicherten Laststufenschalterparametern.The arc energy E occurring in the respective load switching is then determined in the invention in accordance with the above relationship: E = ∑JU Lb -tLb-AnzSek [Ws] The AnzSek factor designates the number of diverter switch sectors or switching segments. U Lb denotes the mean arc voltage and t Lb the mean arc time. These factors are also switch-dependent and belong to the on-load tap-changer parameters that have not been saved in advance.
Die jeweils ermittelten Lichtbogenenergien werden bei jeder Lastschaltung aufsummiert und ergeben die kumulierte Lichtbogenenergie GE, die mit einem vorab eingestellten und ebenfalls nicht flüchtig gespeicherten Wert GEmax verglichen wird; abhängig vom Vergleich können Warn- oder auch Abschaltfunktionen erzeugt werden. Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein praxisnaher Grenzwert etwa mit GEmax = 50.000 KWs festgelegt werden kann.The respectively determined arc energies are summed up with each load switching and result in the accumulated arc energy GE, which is compared with a previously set and also non-volatile stored value GE max ; depending on the comparison, warning or shutdown functions can be generated. Experience has shown that a practical limit value can be set with GE max = 50,000 KWs.
Da bei sehr geringen Lastströmen auch nur geringe Rußmengen entstehen bzw. berechnet werden, würde der Grenzwert GEmax in einem solchen Fall während der gesamten Lebensdauer des Laststufenschalters u. U. nie erreicht werden. Daher wird nach einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich überprüft, ob eine maximale Zahl von Lastschaltungen erreicht worden ist. Ist dies der Fall, wird - unabhängig von der Höhe der aufsummierten Lichtbogenenergie GE - eine Warnung o. ä. erzeugt.Since only small amounts of soot are produced or calculated at very low load currents, the limit value GE max would in such a case occur during the entire lifetime of the on-load tap-changer and the like. U. never be reached. Therefore, after a first development of the method according to the invention, an additional check is carried out to determine whether a maximum number of load shifts has been reached. If this is the case, a warning or the like is generated, irrespective of the level of the total arc energy GE.
Aus dem gleichen Grunde wird nach einer zweiten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich überprüft, ob ein bestimmtes Zeitintervall ab Inbetriebnahme, d. h. eine maximal zulässige Betriebszeit, die dem Laststufenschalter ohne zwischenzeitliche Wartung zugestanden werden kann, erreicht ist. Ist dies der Fall, wird - wiederum unabhängig von der Höhe der bis dahin aufsummierten Lichtbogenenergie GE - eine Warnung o. ä. erzeugt.For the same reason, after a second development of the method according to the invention, an additional check is carried out to determine whether a specific time interval from commissioning, ie H. a maximum permissible operating time that can be allowed to the on-load tap-changer without intermediate maintenance has been reached. If this is the case, a warning or the like is generated - again regardless of the amount of the arc energy GE added up to that point.
Die beiden beschriebenen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch kombiniert werden.The two described developments of the method according to the invention can also be combined.
Diese Weiterbildungen tragen der Tatsache Rechnung, dass nicht nur der zunehmende Rußeintrag zu einer sinkenden Durchschlagsspannung des Isolieröles führt, sondern auch ein steigender Feuchtegehalt, entstehende Alterungs- und Spaltprodukte o. ä. das Isolieröl mit der Zeit unbrauchbar machen können. Diese Faktoren sind jedoch nicht unmittelbar von der Lichtbogenenergie abhängig, so dass es in vielen Fällen sinnvoll sein kann, das Isolieröl zu tauschen, auch wenn allein nach dem Vergleich der kumulierten Lichtbogenenergie GE mit dem vorab festgelegten Grenzwert GEmax dies noch nicht erforderlich wäre.These further developments take into account the fact that not only the increasing soot entry leads to a decrease in the breakdown voltage of the insulating oil, but also an increasing moisture content, resulting aging and cracking products or the like can render the insulating oil unusable over time. However, these factors are not directly dependent on the arc energy, so that in many cases it may make sense to replace the insulating oil, even if this alone would not be necessary after comparing the cumulative arc energy GE with the predetermined limit value GE max .
Die Erfindung soll nachfolgend beispielhaft noch näher erläutert werden. Figur 1 zeigt den Ablaufplan eines ersten erfindungsgemäßen VerfahrensThe invention will be explained in more detail below by way of example. Figure 1 shows the flow chart of a first method according to the invention
Figur 2 zeigt den Ablaufplan eines zweiten erfindungsgemäßen VerfahrensFigure 2 shows the flow chart of a second method according to the invention
Figur 3 zeigt den Ablaufplan eines dritten erfindungsgemäßen VerfahrensFIG. 3 shows the flow chart of a third method according to the invention
Figur 4 zeigt den Ablaufplan eines vierten erfindungsgemäßen Verfahrens.FIG. 4 shows the flow chart of a fourth method according to the invention.
Zunächst soll das in Figur 1 dargestellte Verfahren näher erläutert werden. Zu Beginn erfolgt eine Eingabe und nicht flüchtige Speicherung spezifischer konstanter Laststufenschalterparameter bzw. - kenndaten. Dies sind der maximal zulässige Grenzwert der Lichtbogenenergie GEmax, die Zahl der parallelen Sektoren des Lastumschalters ParSek, die Nenn-Stufenspannungen Us in jeder Betriebsstellung des Stufenschalters (oder ersatzweise die mittlere Stufenspannung). Ferner sind dies die mittlere Lichtbogenspannung ULb und die mittlere Lichtbogenzeit tu,. Für einen eingangs erwähnten Stufenschalter der Anmelderin vom Typ „M" ergibt sich beispielsweise ein Wert U|_b = 25 V, sowie ein Wert tu, = 6 x 10"3 s. Schließlich sind auch noch die schaltertypabhängige Anzahl der Lastumschaltersektoren AnzSek, die resultierende Stromteilung Sres und die Größe des Überschaltwiderstandes Rü einzugeben.First, the method shown in Figure 1 will be explained in more detail. At the beginning, there is an input and non-volatile storage of specific constant on-load tap-changer parameters or characteristic data. These are the maximum permissible limit value of the arc energy GE max , the number of parallel sectors of the diverter switch ParSek, the nominal step voltages U s in each operating position of the step switch (or, alternatively, the mean step voltage). Furthermore, these are the average arc voltage U Lb and the average arc time tu. For a step switch of the applicant of the type “M” mentioned at the beginning, for example, a value U | _b = 25 V and a value tu = 6 x 10 "3 s result. Finally, the switch type-dependent number of diverter switch sectors AnzSek, the resulting current division S res and the size of the contact resistance R ü must also be entered.
Die Variable n bezeichnet einen Index, der bei jeder Betätigung des Laststufenschalters um 1 erhöht wird.The variable n denotes an index that is increased by 1 each time the on-load tap-changer is actuated.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird bei jeder Betätigung des Laststufenschalters zunächst der Laststrom JL gemessen. Im nächsten Verfahrensschritt werden daraus die Schaltströme JSκ sowie J der abschaltenden Kontakte, genauer gesagt der Schalt- und Widerstandskontakte, ermittelt. Weiter vorn wurde eine solche Ermittlung unter Zuhilfenahme laststufenschalterspezifischer Parameter bereits im Detail erläutert. Wiederum nachfolgend werden diese Schaltströme aufsummiert und ergeben ∑J. Anschließend wird die bei der jeweiligen Lastschaltung auftretende Lichtbogenenergie En berechnet und schließlich die kumulierte Lichtbogenenergie GEn daraus ermittelt. Der Wert der kumulierten Lichtbogenenergie GEn wird jeweils zwischengespeichert und bei der nächsten Betätigung gemeinsam mit der dann wiederum berechneten Lichtbogenenergie Eπ+ι zum dann neuen Gesamtwert GEπ+ι kumuliert.In the method according to the invention, the load current J L is first measured each time the on-load tap-changer is actuated. In the next step of the method, the switching currents J S κ and J wκ of the disconnecting contacts, more precisely the switching and resistance contacts, are determined. Such a determination has already been explained in detail with the aid of on-load tap-changer-specific parameters. Again, these switching currents are added together and result in ∑J. The arc energy E n occurring in the respective load switching is then calculated and finally the cumulative arc energy GE n is determined therefrom. The value of the accumulated arc energy GE n is in each case temporarily stored and, upon the next actuation, together with the then again calculated arc energy E π + ι, the new total value GE π + ι is then accumulated.
In jedem Zyklus wird dann diese kumulierte Lichtbogenenergie GEn mit einem vorab festeingestellten Grenzwert GEmax verglichen. In der Figur 1 ist als Beispiel ein zweistufiger Vergleich gezeigt. Ist ein bestimmter Prozentsatz des Grenzwertes GEmax erreicht, z. B. 90 %, kann eine Warnung generiert werden, die auf einen nahenden Ölwechsel hindeutet. Der Betreiber kann dann entsprechende Vorkehrungen treffen und hat noch genügend Zeit, um einen solchen Ölwechsel z. B. im Rahmen einer Wartung vornehmen zu lassen. Sind schließlich 100 % des Grenzwertes erreicht, kann eine zweite, auffälligere Warnmeldung erzeugt werden; alternativ könnte auch eine Abschaltung des Transformators erfolgen. Es sind im Rahmen der Erfindung natürlich zahlreiche andere Vergleichsmodi denkbar; wichtig ist allein, dass die im Laufe der Lastschaltungen kumulierte Lichtbogenenergie GEn mit einem entsprechenden Grenzwert verglichen wird. Figur 2 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem zusätzlich noch eine Überprüfung durchgeführt wird, ob eine bestimmte Gesamtschaltzahl erreicht ist, d. h. der Index n einen bestimmten Maximalwert nmax erreicht hat.In each cycle, this cumulative arc energy GE n is then compared with a previously set limit value GE max . A two-stage comparison is shown as an example in FIG. Is a certain percentage of the limit value GE max reached, e.g. B. 90%, a warning can be generated, which indicates an upcoming oil change. The operator can then take appropriate precautions and still have enough time to carry out such an oil change e.g. B. to be carried out as part of a maintenance. Once 100% of the limit value has been reached, a second, more conspicuous warning message can be generated; alternatively, the transformer could also be switched off. Numerous other comparison modes are of course conceivable within the scope of the invention; the only important thing is that the arc energy GE n accumulated in the course of the load circuits is compared with a corresponding limit value. FIG. 2 shows a second method according to the invention, in which a check is also carried out to determine whether a certain total number of operations has been reached, ie the index n has reached a certain maximum value n max .
Figur 3 zeigt schließlich ein weiteres Verfahren, bei dem zusätzlich zum in Figur 1 gezeigten Verfahren noch überprüft wird, ob eine bestimmte absolute Betriebsdauer t des Laststufenschalters einen Grenzwert tmax erreicht hat.Finally, FIG. 3 shows a further method in which, in addition to the method shown in FIG. 1, a check is also carried out to determine whether a certain absolute operating time t of the on-load tap changer has reached a limit value t max .
Es wurde bereits weiter oben erläutert, dass es mit den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Verfahrensabläufen möglich ist, neben der Verrußung des Öles als dem wichtigsten Kriterium für dessen Alterung auch weitere Phänomene zu berücksichtigen, die, unabhängig von der kumulierten Lichtbogenenergie GE, zu bestimmten Zeitpunkten einen Ölwechsel sinnvoll erscheinen lassen können. In den Figuren 2 und 3 sind diese zusätzlichen Verfahrensschritte an das Ende des in Figur 1 gezeigten Verfahrens angefügt; es ist im Rahmen der Erfindung ebenso möglich, diese Verfahrensschritte an einer anderen Stelle in das Gesamtverfahren einzufügen. Wichtig ist allein, dass die Ergebnisse der zusätzlichen Vergleiche mit der zulässigen Schaltzahl nmax bzw. der zulässigen Betriebsdauer tmax zusätzlich - und unabhängig vom Vergleich der kumulierten Lichtbogenenergie GEπ mit deren Maximalwert GEmax - zu Warnungen o. ä. führen können.It has already been explained above that with the process sequences shown in FIGS. 2 and 3 it is possible to take into account, in addition to the soot of the oil as the most important criterion for its aging, also other phenomena which, regardless of the accumulated arc energy GE, increase can make an oil change appear sensible at certain times. In Figures 2 and 3, these additional process steps are added to the end of the process shown in Figure 1; it is also possible within the scope of the invention to insert these method steps at a different point in the overall method. The only important thing is that the results of the additional comparisons with the permissible number of switching operations n max or the permissible operating time t max can also lead to warnings or the like, regardless of the comparison of the cumulative arc energy GE π with its maximum value GE max .
In Figur 4 ist schließlich noch ein Verfahren gezeigt, bei dem sowohl der zusätzliche Vergleich der Gesamtschaltzahl n als auch der Betriebsdauer t mit entsprechenden Grenzwerten nmax bzw. tmax vorgesehen ist. Auch dies kann an den verschiedensten Stellen in den Verfahrensablauf gemäß Figur 1 eingefügt werden. Finally, FIG. 4 shows a method in which both the additional number of switching operations n and the operating time t are compared with corresponding limit values n max and t max . This can also be inserted at various points in the process sequence according to FIG. 1.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Überwachung der Verschmutzung von Isolieröl in Laststufenschaltern mit folgenden Merkmalen:1. Procedure for monitoring the contamination of insulating oil in on-load tap-changers with the following features:
— Eingabe und nicht flüchtige Speicherung der charakteristischen Laststufenschalterparameter sowie eines Grenzwertes der zulässigen Lichtbogenenergie GEmax - Entry and non-volatile storage of the characteristic on-load tap-changer parameters and a limit value of the permissible arc energy GE max
— Erhöhung eines Indexes n bei jeder Umschaltung, d. h. Betätigung des Laststufenschalters- Increasing an index n with each switchover, d. H. Actuation of the on-load tap-changer
— Messung des Transformator-Laststromes J[_ während der Umschaltung- Measurement of the transformer load current J [_ during the switchover
— Ermittlung des Schaltstromes J des abschaltenden Schaltkontaktes sowie des Schaltstromes Jw« des mindestens einen abschaltenden Widerstandskontaktes- Determining the switching current J sκ of the switching contact that switches off and the switching current J w ″ of the at least one switching contact that switches off
— Aufsummierung der Beträge der ermittelten Schaltströme JSκ und JWκ zum Gesamtschaltstrom- Sum of the amounts of the determined switching currents J S κ and J W κ to the total switching current
∑JΣJ
— Ermittlung der Lichtbogenenergie Eπ mittels der Beziehung E = ∑J-ULb-tLb-AnzSek [Ws] wobei ULb die mittlere Lichtbogenspannung, tu, die mittlere Lichtbogenzeit und AnzSek die Anzahl der Lastumschaltersektoren bzw. Schaltsegmente bezeichnen und diese Faktoren zu den nicht flüchtig gespeicherten spezifischen Laststufenschalterparametem gehören- Determination of the arc energy E π using the relationship E = ∑JU Lb -t Lb -AnzSek [Ws] where U Lb is the average arc voltage, tu, the average arc time and AnzSek the number of diverter switch sectors or switching segments and not these factors volatile stored on-load tap-changer parameters
— Ermittlung der kumulierten Gesamtlichtbogenenergie GEn = GEπ-1 + En als Summe der ermittelten Lichtbogenenergien aller bisherigen Umschaltungen (1...n)- Determination of the cumulative total arc energy GE n = GE π-1 + E n as the sum of the determined arc energies of all previous switchovers (1 ... n)
— Vergleich der kumulierten Lichtbogenenergie GEn mit dem Grenzwert der Lichtbogenenergie GEmax und Generierung von Meldungen beim Überschreiten dieses Grenzwertes oder eines vorab festgelegten prozentualen Anteiles dieses Grenzwertes.- Comparison of the accumulated arc energy GE n with the limit value of the arc energy GE max and generation of messages when this limit value is exceeded or a predetermined percentage of this limit value.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Schaltstrom JSκ für den Schaltkontakt nach der Beziehung2. The method of claim 1, wherein the switching current J S κ for the switch contact according to the relationship
Jsκ " ParSek Jsκ " ParSec
und der Schaltstrom J κ für den Widerstandskontakt nach der Beziehung R„and the switching current J κ for the resistance contact according to the relationship R "
US + JL U S + J L
I _ Sres wκ ~ 2 - Rü I _ S res w κ ~ 2 - R ü
ermittelt wird, wobei ParSek die Zahl der parallelen Sektoren des Laststufenschalters, d. h. der Parallelschaltungen von einzelnen Schaltkontakten, Us die jeweilige Nenn-Stufenspannung, Sres die resultierende Stromteilung und Rü die Größe des Überschaltwiderstandes bezeichnen und diese Werte zu den nicht flüchtig gespeicherten spezifischen Laststufenschalterparametern gehören.ParSek determines the number of parallel sectors of the on-load tap-changer, i.e. the parallel connection of individual switch contacts, U s the respective nominal step voltage, S res the resulting current division and R ü the size of the transition resistance and these values refer to the non-volatile specific ones On-load tap-changer parameters belong.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zusätzlich der laufende Index n mit einem vorab festgelegten Grenzwert nmax verglichen und eine Meldung generiert wird, wenn dieser Grenzwert nmax erreicht ist.3. The method according to claim 1 or 2, wherein additionally the current index n is compared with a predetermined limit value nm ax and a message is generated when this limit value n max is reached.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, wobei zusätzlich die jeweils erreichte Betriebszeit t des Laststufenschalters mit einem vorab festgelegten Grenzwert tmax verglichen und eine Meldung generiert wird, wenn dieser Grenzwert tmax erreicht wird. 4. The method of claim 1 or 2 or 3, wherein in addition the operating time t of the on-load tap-changer in each case compared with a predetermined limit value t max and a message is generated when this limit value t max is reached.
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