WO2009109487A1 - Hochspannungsanlage mit einem leiter und verfahren zum erfassen einer messgrösse einer hochspannungsanlage - Google Patents

Hochspannungsanlage mit einem leiter und verfahren zum erfassen einer messgrösse einer hochspannungsanlage Download PDF

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WO2009109487A1
WO2009109487A1 PCT/EP2009/052179 EP2009052179W WO2009109487A1 WO 2009109487 A1 WO2009109487 A1 WO 2009109487A1 EP 2009052179 W EP2009052179 W EP 2009052179W WO 2009109487 A1 WO2009109487 A1 WO 2009109487A1
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WO
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conductor
sensor
housing
cover
voltage system
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Application number
PCT/EP2009/052179
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann Koch
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/065—Means for detecting or reacting to mechanical or electrical defects

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage system according to the preamble of claim 1 or 2 and a method for detecting a measured variable of a high-voltage system.
  • the object of the present invention is to provide a high-voltage system which does not have the aforementioned disadvantages.
  • the high-voltage system relates to gas-insulated high-voltage switchgear and gas-insulated
  • a conductor with a longitudinal axis is present and, at least in sections, a housing spaced from the conductor, which surrounds the conductor. Between the housing and the conductor there is a gas space, which is filled or filled with insulating gas. Furthermore, the high-voltage installation, a device for detecting measured quantities of the high-voltage system with Minim ⁇ least one sensor.
  • a sensor can be introduced into the range of action of the measured variable to be measured and discharged again without a Lee ⁇ tion of the gas space is necessary.
  • the cover device protrudes into the gas space, wherein a shortest distance between the cover device and the conductor is smaller than a distance between the recess and the conductor, such that the at least one sensor is at a smaller distance than the distance between recess and conductor can be positioned on the ladder.
  • the sensor is arranged outside the gas chamber, ⁇ the measured variables, which are shielded by the housing made accessible via the recess arranged in the cover device for the sensor.
  • the distance between the sensor and the conductor relative to the distance between the housing and the conductor can be reduced. This means in particular that the measurement of an electric or magnetic field or a
  • Partial discharge or a capacitive measurement for determining the position can be made by the arranged within the bulge sensor.
  • the covering device has a
  • the lock between the gas space and ei ⁇ ner the conductor facing outside is arranged and the at least one sensor in the lock on and is executable and directly connected to the gas space.
  • the cover has at least one channel with at least one, preferably two valves, whereby the sensor is pushed for detecting the measured quantity through the first valve in the channel, Ven ⁇ til is closed and a second valve is opened ,
  • the first valve is located between the channel and the non-insulating gas filled side of the housing and the second valve is located between the channel and the iso ⁇ liergasbehellten side of the housing.
  • the sensor can be particularly simple, for example, perform a temperature or a pressure measurement without emptying or refilling the gas space is required with insulating gas.
  • the essential advantage of the high-voltage installations with one or more of the covering devices according to the invention is that the sensors for measuring measured variables can be exchanged without the gas space having to be emptied. On the one hand this facilitates the cabling and on the other hand the maintenance costs are drastically reduced.
  • the at least one sensor is formed by a nano- or microsensor and arranged on a semiconductor substrate.
  • the sensor or the sensors can be made very small in this way, ie smaller than 10 cm ⁇ 2 base area. This means, in particular, that the covering devices and the associated recesses in the housing can be kept small.
  • integrated sensors for detecting a plurality of measured variables are possible in this way.
  • One or more nano- or micro-sensors are arranged on a semiconductor substrate and connected to further circuit logic and preferably has an integrated digital interface. Further, the semiconductor substrate is preferably connected to the housing and Ge ⁇ grounded through this; In this way, the nano- or micro-sensor as well as the circuit logic is protected from excessive voltages.
  • the sensor is for measuring electrical quantities, such as an electric or magnetic field or an electromagnetic wave, not in direct contact with the housing and can thus measure gradients in the Fel ⁇ countries and a corresponding disposed on the semiconductor substrate circuit logic in one of the conductor prevailing voltage or convert into a current.
  • electrical quantities such as an electric or magnetic field or an electromagnetic wave
  • Such nano and micro sensors are described in more detail in the patent application entitled “Apparatus for detecting measured variables and high voltage equipment" of Siemens AG, internal Applicant's file 2007 P 26189 DE, filed with the German Patent and Trademark Office on the same day.
  • the Abdeckvor ⁇ direction consists of a non-conductive or insulating material.
  • the sensors are sensors for measuring a look electrical field, a magnetic field, a Entladungsmes ⁇ solution or a capacitive measurement of a switch position. Due to the non or poorly conductive material, the size to be measured is only slightly attenuated.
  • Preferred Ma ⁇ terialien here are pressure-resistant plastics, ceramics and fiber reinforced plastics.
  • the cover is screwed to the housing ⁇ screwed or screwed with this.
  • the gas-tight connection between the cover and the housing can be made.
  • Sealing rings are used. Another advantage is that the covering device - for whatever reason - can be removed from the housing and replaced.
  • the at least one sensor is placed on or in the cover, wherein the sensor is arranged in a projecting into the housing part of the cover. Then the measured variable is detected and the sensor is later re-executed. This may be necessary for maintenance reasons. However, it may take years between the introduction and the application of the sensor, insofar as the sensor is functional.
  • 2a and 2b show alternative embodiments of a cover device.
  • Fig. Ia shows a high voltage system 1 in cross section.
  • Ge ⁇ shows is a conductor 2, wherein the conductor 2 has a longitudinal axis 20.
  • Coaxially surrounding the conductor 2 is a housing 3 with a recess 30.
  • the housing has an inner ⁇ side 31 and an outer side 32.
  • a cover 4 is arranged in the recess 30, arranged.
  • the cover 4 has a bulge 40 and is connected via screws 34 to the housing 3 gas-tight.
  • the Ver ⁇ connection could be made between the covering and the housing by means of an adhesive.
  • the Abdeckvor ⁇ direction 4 has an inner side 41 and an outer side 42.
  • the material for the housing is an easy to ground material.
  • As the material for the cover device a non-conductive pressure-resistant or fiber-reinforced plastic or a ceramic is preferred.
  • the cover 4 is located with a device therein for detecting measured variables 5.
  • the device 5 for detecting measured variables has a sensor 51, which is designed as a microsensor.
  • the sensor 51 is attached to a semiconductor substrate 52. wherein additional circuit logic 53 for processing and further processing measured values recorded by the sensor 51 is present on the semiconductor substrate 52.
  • a sensor which can measure the strength ei ⁇ nes electric field and thus the voltage or the current.
  • the conductor 2 is flowed through by a current and then forms an electric and magnetic field.
  • the electric field is formed concentrated ⁇ symmetrical around the conductor 2 around and is exemplified by the equipotential surfaces 55, 56 and 57th
  • the Ge ⁇ housing 3 is grounded, so that the equipotential surface 55 in the equipotential surface has a lower electric field than the equipotential surface 56, and 57th
  • the sensor 51 is thus introduced the bulge 40 of the cover 4, that it is surrounded by the electric field generated by the conductor 2.
  • the electric field can now be measured by the nano- or micro sensor, for example under Chamfering ⁇ wetting a tunneling effect. These measured values can in turn be converted into a voltage from which the potential applied to the conductor 2 can be determined.
  • the covering device 4 is suitable for carrying out measurements of the electric field, the magnetic field and a partial discharge measurement or a capacitive measurement for determining the position of a switch.
  • only one sensor is required for measuring the electric or magnetic field or a partial discharge, in an arc detection measurement or a capacitive measurement to determine the switch position along the conductor 2 at least two sensors, which are spaced apart, so that either time differences or position differences. differences become measurable. It is possible to arrange different sensors on a common substrate so as to detect different measured variables via a device for detecting measured variables.
  • a further variant of the invention is Darge ⁇ represents.
  • the cover 4 ' has a lock 40'.
  • the lock 40 ' comprises the channel 41' and the valves 43 'and 44'.
  • the valve 43 ' connects the channel 41' with the non-insulating gas-filled outside of the housing 3, the valve 44 'connects the channel 41' with the insulating gas-filled gas space 6 between the inside and the conductor 2.
  • the cover 4 ' also has a thread 45th ', with which this can be screwed into the housing 3, more precisely in the recess 30 ⁇ .
  • the housing has a 'corresponding to the Ge ⁇ thread 45 threaded hole.
  • a device 5' for detecting measured variables which comprises a sensor 51 ', which is arranged on a semiconductor substrate 52'.
  • the Sen ⁇ sor 51 ' is a nanosensor with minimum dimensions, so that the dimensions of the channel may also be in the milli ⁇ meter or micrometer range.
  • a channel which has a diameter or a width in the centimeter range is simpler.
  • the valve 43 ' is first opened and then, as soon as the device 5' in the channel 41 ', closed again. In this case, the valve 43 'may be completely closed or closed at least gas-tight, if the device 5' is connected with cables to an electronics in the outer space. After the valve 43 'is closed, the valve 44' can be opened either actively or passively, so that the sensor 51 'receives direct contact with the gas space 6.
  • the valve 44' When removing or executing the sensor 51 ', the valve 44' is closed again so that no insulating gas can escape .
  • the sensor 51 'and the coupling in the housing or its distance from the head are matched such that the values to be measured can be detected oh ⁇ ne the intervals required for the high-voltage resistance de in the gas space to the conductor and the maximum permissible field strength in the channel To exceed.
  • the covering device 4 ' is particularly suitable for sensors which require direct contact with the insulating gas. This is the case, for example, with temperature or pressure measurements.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Hochspannungsanlage (1) mit einem Leiter (2) mit einer Längsachse (20), zumindest abschnittsweise ein vom Leiter beabstandetes Gehäuse (3) und einer Vorrichtung (5, 5') zum Erfassen von Messgrößen der Hochspannungsanlage mit mindestens einem Sensor (51, 51'). Dabei weist das Gehäuse (3) eine Aussparung (30) auf, welche durch eine Abdeckvorrichtung (4) abgedichtet ist. Die Abdeckvorrichtung (4) ermöglicht es, den Sensor (51, 51') derart am Gehäuse (3) anzuordnen, dass dieser direkten oder indirekten Zugang zum Gasraum (6) und direkten Zugang zur zu messenden Messgröße hat.

Description

Beschreibung
Hochspannungsanlage mit einem Leiter und Verfahren zum Erfas¬ sen einer Messgröße einer Hochspannungsanlage
Gegenstand der Erfindung ist eine Hochspannungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2 sowie ein Verfahren zum Erfassen einer Messgröße einer Hochspannungsanlage.
Die Überwachung von Hochspannungsanlagen ist von großer Bedeutung für die Lebensdauer und die Wirtschaftlichkeit einer derartigen Anlage. Dabei wird insbesondere darauf geachtet, dass sich Messgrößen wie Spannung, Strom, Temperatur, Druck, Eilentladungen und im Falle von Schaltanlagen eine Position eines Schalters immer in den dafür vorgesehenen Parameterintervallen befinden. Dadurch können die Wartungsarbeiten und damit Unterbrechungen der Betriebsbereitschaft auf ein Mini¬ mum reduziert werden.
Dabei kommt es insbesondere bei gasisolierten Hochspannungs¬ anlagen häufig vor, dass die Vorrichtung zum Erfassen einer Messgröße der Hochspannungsanlage in den Gasraum der Hoch¬ spannungsanlage eingreift. Dies kann beispielsweise bei Stromwandlern, Spannungswandlern, Druck- und Temperatursenso- ren der Fall sein. Bei einem Ausfall derartiger Vorrichtungen muss die Hochspannungsanlage für eine kurze Zeit herunterge¬ fahren werden, ein sich um den Leiter befindendes Gehäuse zumindest teilweise entfernt werden, so dass die Vorrichtung zum Erfassen der Messgröße ausgetauscht werden kann. Nachteil bei einem derartigen Verfahren und einer derart gestalteten Hochspannungsanlage ist der hohe erforderliche Aufwand, wel¬ cher mit dem Abpumpen des Isoliergases, dem Wiederbefüllen des Gasraums zwischen Gehäuse und Leiter und die Reinigung und Trocknung des Isoliergases vor dem Wiederbefüllen bedeuten .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochspan- nungsanlage zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Hochspannungsanlage nach Anspruch 1 oder 2 sowie einem Verfahren zum Erfassen einer Messgröße einer Hochspannungsanlage nach dem Anspruch 6. Vor¬ teilhafte Weiterbildungen sind in den untergeordneten Ansprüchen offenbart.
Die erfindungsgemäße Hochspannungsanlage bezieht sich auf gasisolierte Hochspannungsschaltanlagen und gasisolierte
Hochspannungsübertragungsleitungen . Dabei ist ein Leiter mit einer Längsachse vorhanden und zumindest abschnittsweise ein vom Leiter beabstandetes Gehäuse, welches den Leiter umgibt. Zwischen dem Gehäuse und dem Leiter befindet sich ein Gas- räum, welcher mit Isoliergas befüllt oder befüllbar ist. Des Weiteren weist die Hochspannungsanlage eine Vorrichtung zum Erfassen von Messgrößen der Hochspannungsanlage mit mindes¬ tens einem Sensor auf.
Dadurch, dass das Gehäuse eine Aussparung aufweist und die
Aussparung mit einer Abdeckvorrichtung abgedichtet ist, kann ein Sensor in den Wirkungsbereich der zu messenden Messgröße eingebracht und wieder ausgebracht werden ohne das eine Lee¬ rung des Gasraums notwendig ist.
In einer ersten Variante ragt die die Abdeckvorrichtung in den Gasraum, wobei ein kürzester Abstand zwischen der Abdeckvorrichtung und dem Leiter kleiner ist als ein Abstand zwischen der Aussparung und dem Leiter, derart, dass der mindes- tens eine Sensor in einem kleineren Abstand als der Abstand zwischen Aussparung und Leiter am Leiter positionierbar ist. Der Sensor ist außerhalb des Gasraums angeordnet, jedoch wer¬ den Messgrößen, welche durch das Gehäuse abgeschirmt werden über die in der Aussparung angeordnete Abdeckvorrichtung für den Sensor zugänglich gemacht.
Durch eine Auswölbung der Abdeckvorrichtung in Richtung des Leiters kann der Abstand zwischen dem Sensor und dem Leiter gegenüber dem Abstand zwischen dem Gehäuse und dem Leiter reduziert werden. Dies bedeutet insbesondere, dass die Messung von einem elektrischen oder magnetischen Feld bzw. einer
Teilentladung oder einer kapazitiven Messung zur Positionsbestimmung durch den sich innerhalb der Auswölbung angeordneten Sensor vorgenommen werden kann.
In einer zweiten Variante weist die Abdeckvorrichtung eine
Schleuse auf, wobei die Schleuse zwischen dem Gasraum und ei¬ ner dem Leiter zugewandten Außenseite angeordnet ist und der mindestens eine Sensor in die Schleuse ein- und ausführbar ist und direkt mit dem Gasraum verbindbar ist. Durch diese Variante wird eine direkte Messung innerhalb des Gasraums möglich ohne das signifikante Gasmengen entweichen können.
Bei der Variante mit der Schleuse weist die Abdeckvorrichtung zumindest einen Kanal mit mindestens einem, vorzugsweise zwei Ventilen auf, wobei der Sensor zum Erfassen der Messgröße durch das erste Ventil in den Kanal geschoben wird, das Ven¬ til geschlossen wird und ein zweites Ventil geöffnet wird. Dabei befindet sich das erste Ventil zwischen dem Kanal und der nicht isoliergasbefüllten Seite des Gehäuses und das zweite Ventil befindet sich zwischen dem Kanal und der iso¬ liergasbefüllten Seite des Gehäuses. Auf diese Weise kann der Sensor besonders einfach, beispielsweise eine Temperatur oder eine Druckmessung durchführen, ohne dass eine Leerung bzw. Neubefüllung des Gasraums mit Isoliergas nötig wird. Der wesentliche Vorteil der Hochspannungsanlagen mit einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Abdeckvorrichtungen besteht darin, dass die Sensoren zur Messung von Messgrößen austauscht werden können, ohne dass der Gasraum geleert wer- den muss. Dies erleichtert zum einen die Verkabelung und zum anderen werden die Wartungskosten drastisch gesenkt.
Besonders vorzugsweise wird der mindestens eine Sensor durch einen Nano- oder Mikrosensor gebildet und auf einem Halblei- tersubstrat angeordnet. Zum einen lassen sich der Sensor oder die Sensoren auf diese Weise sehr klein ausbilden, d.h. kleiner als 10cmΛ2 Grundfläche. Dies bedeutet insbesondere, dass die Abdeckvorrichtungen und die dazugehörigen Aussparungen im Gehäuse klein gehalten werden können. Zum anderen werden auf diese Art und Weise integrierte Sensoren zum Erfassen von mehreren Messgrößen möglich. Dabei sind ein oder mehrere Nano- oder Mikrosensor auf einem Halbleitersubstrat angeordnet und mit weiteren Schaltungslogiken verbunden und weist vorzugsweise eine integrierte digitale Schnittstelle auf. Des Weiteren ist das Halbleitersubstrat vorzugsweise mit dem Ge¬ häuse verbunden und über dieses geerdet; auf diese Weise wird der Nano- oder Mikrosensor sowie die Schaltungslogik vor zu hohen Spannungen geschützt. Der Sensor ist bei der Messung elektrischer Größen, wie einem elektrischen oder magnetischen Feld oder einer elektromagnetischen Welle, nicht in direktem Kontakt mit dem Gehäuse und kann somit Gradienten in den Fel¬ dern messen und über eine entsprechende auf dem Halbleitersubstrat angeordnete Schaltungslogik in eine am Leiter vorherrschende Spannung oder in einen Strom umrechnen. Derartige Nano- und Mikrosensoren sind in der Patentanmeldung mit dem Titel „Vorrichtung zum Erfassen von Messgrößen und Hochspannungsanlage" der Siemens AG, internes Anmelderakten¬ zeichen 2007 P 26189 DE, eingereicht beim Deutschen Patent- und Markenamt am selben Tag, genauer beschrieben. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Abdeckvor¬ richtung aus einem nicht leitenden bzw. isolierenden Material besteht. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei den Sensoren um Sensoren für die Messung eines elektri- sehen Feldes, eines magnetischen Feldes, einer Entladungsmes¬ sung oder einer kapazitiven Messung einer Schalterstellung handelt. Aufgrund des nicht bzw. schlecht leitenden Materials wird die zu messende Größe nur wenig gedämpft. Bevorzugte Ma¬ terialien sind hierbei druckfeste Kunststoffe, Keramiken und faserverstärkte Kunststoffe.
Vorteilhafterweise ist die Abdeckvorrichtung am Gehäuse ange¬ schraubt bzw. mit diesem verschraubt. Auf diese Weise kann die gasdichte Verbindung zwischen der Abdeckvorrichtung und dem Gehäuse vorgenommen werden. Vorzugsweise können auch
Dichtungsringe eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Abdeckvorrichtung - aus welchen Gründen auch immer - vom Gehäuse entfernt und ausgetauscht werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erfassen einer Messgröße einer Hochspannungsanlage, wird der mindestens eine Sensor auf oder in die Abdeckvorrichtung eingebracht, wobei der Sensor in einem in das Gehäuse ragenden Teil der Abdeckvorrichtung angeordnet wird. Danach wird die Messgröße er- fasst und der Sensor später wieder ausgeführt. Dies kann aus Wartungsgründen nötig werden. Zwischen dem Einbringen und dem Ausbringen des Sensors können jedoch auch Jahre vergehen, insofern der Sensor funktionstüchtig ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den weiteren Ansprüchen entnehmen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele genauer erläutert werden. Es zeigen :
Fig. Ia und Ib eine Hochspannungsanlage mit einer erfindungsgemä¬ ßen Abdeckvorrichtung im Querschnitt;
Fig. 2a und 2b alternative Ausführungsformen einer Abdeckvorrichtung.
Fig. Ia zeigt eine Hochspannungsanlage 1 im Querschnitt. Ge¬ zeigt ist ein Leiter 2, wobei der Leiter 2 eine Längsachse 20 aufweist. Den Leiter 2 koaxial umgebend ist ein Gehäuse 3 mit einer Aussparung 30 angeordnet. Das Gehäuse weist eine Innen¬ seite 31 und eine Außenseite 32 auf. In der Aussparung 30 ist eine Abdeckvorrichtung 4 angeordnet. Die Abdeckvorrichtung 4 weist eine Auswölbung 40 auf und ist über Schrauben 34 mit dem Gehäuse 3 gasdicht verbunden. Alternativ könnte die Ver¬ bindung zwischen der Abdeckvorrichtung und dem Gehäuse auch mittels eines Klebers hergestellt werden. Auch die Abdeckvor¬ richtung 4 weist eine Innenseite 41 und eine Außenseite 42 auf. Als Material für das Gehäuse bietet sich ein leicht zu erdendes Material an. Als Material für die Abdeckvorrichtung wird ein nichtleitender druckfester oder faserverstärkter Kunststoff oder eine Keramik bevorzugt.
Zwischen der dem Leiter 2 zugewandten Innenseite 41 der Aus- wölbung 40 und dem Leiter 2 ist ein Abstand d vorhanden. Dieser Abstand ist kleiner als der Abstand D zwischen der Innenseite der Aussparung und dem Leiter 2. Auf diese Weise kann eine Vorrichtung zum Erfassen einer Messgröße in die Auswölbung eingebracht werden, wie dies in Fig. Ib gezeigt ist.
In Fig. Ib ist die Abdeckvorrichtung 4 mit einer sich darin befindlichen Vorrichtung zum Erfassen von Messgrößen 5 eingezeichnet. Die Vorrichtung 5 zum Erfassen von Messgrößen weist einen Sensor 51 auf, welche als Mikrosensor ausgebildet ist. Der Sensor 51 ist dabei auf einem Halbleitersubstrat 52 ange- ordnet, wobei auf dem Halbleitersubstrat 52 noch zusätzliche Schaltungslogik 53 zum Aufbereiten und Weiterverarbeiten von durch den Sensor 51 aufgenommenen Messwerten vorhanden ist.
Die Funktionsweise der Erfindung soll beispielhaft für den
Fall eines Sensors geschildert werden, welcher die Stärke ei¬ nes elektrischen Feldes und somit die Spannung oder die Stromstärke messen kann. Der Leiter 2 wird von einem Strom durchflössen und bildet daraufhin ein elektrisches und magne- tisches Feld aus. Das elektrische Feld bildet sich konzen¬ trisch um den Leiter 2 herum aus und ist exemplarisch durch die Äquipotentialflächen 55, 56 und 57 dargestellt. Das Ge¬ häuse 3 ist geerdet, so dass die Äquipotentialfläche 55 ein geringeres elektrisches Feld als die Äquipotentialfläche 56 und als die Äquipotentialfläche 57 aufweist.
Der Sensor 51 ist so die Auswölbung 40 der Abdeckvorrichtung 4 eingebracht, dass dieser von dem durch den Leiter 2 erzeugten elektrischen Feld umgeben wird. Das elektrische Feld kann nun mittels des Nano- oder Mikrosensors, z.B. unter Ausnut¬ zung eines Tunneleffekts, gemessen werden. Diese Messwerte können wiederum in eine Spannung umgewandelt werden, aus welcher sich das an dem Leiter 2 anliegende Potential ermitteln lässt .
Prinzipiell ist die Abdeckvorrichtung 4 geeignet, um Messungen des elektrischen Feldes, des magnetischen Feldes sowie einer Teilentladungsmessung oder einer kapazitiven Messung zur Positionsbestimmung eines Schalters durchzuführen. Dabei ist zur Messung des elektrischen oder des magnetischen Feldes oder einer Teilentladung lediglich ein Sensor vonnöten, bei einer Lichtbogenortungsmessung oder einer kapazitiven Messung zur Bestimmung der Schalterstellung entlang des Leiters 2 mindestens zwei Sensoren, welche voneinander beabstandet sind, so dass entweder Zeitunterschiede oder Positionsunter- schiede messbar werden. Dabei ist es möglich, verschiedene Sensoren auf einem gemeinsamen Substrat anzuordnen, um so unterschiedliche Messgrößen über eine Vorrichtung zum Erfassen von Messgrößen zu erfassen.
In der Fig. 2a ist eine weitere Variante der Erfindung darge¬ stellt. Zu sehen ist eine Leiter 2 mit einer Längsachse 20, welcher von einem Gehäuse 3 mit einer Aussparung 30 umgeben wird. Weiterhin ist eine Abdeckvorrichtung 4' vorhanden, wel- che gasdicht mit dem Gehäuse 3 abschließt. Zwischen dem Lei¬ ter 2 und dem Gehäuse 3 befindet sich ein mit Isoliergas 6 befüllter Gasraum 60. Die Abdeckvorrichtung 4' ist in der Fig. 2b genauer dargestellt.
Die Abdeckvorrichtung 4' weist eine Schleuse 40' auf. Die Schleuse 40' umfasst dabei den Kanal 41' sowie die Ventile 43' und 44'. Das Ventil 43' verbindet den Kanal 41' mit der nicht-isoliergasbefüllten Außenseite des Gehäuses 3, das Ventil 44' verbindet den Kanal 41' mit dem isoliergasbefüllten Gasraum 6 zwischen der Innenseite und dem Leiter 2. Die Abdeckvorrichtung 4' weist zudem ein Gewinde 45', mit welchem diese in das Gehäuse 3, genauer in die Aussparung 30 einge¬ schraubt werden kann. Dabei weist das Gehäuse 3 eine zum Ge¬ winde 45' korrespondierende Gewindebohrung auf.
In dem Kanal 41' ist eine Vorrichtung 5' zum Erfassen von Messgrößen dargestellt, welche einen Sensor 51' umfasst, der auf einem Halbleitersubstrat 52' angeordnet ist. Bei dem Sen¬ sor 51' handelt es sich um einen Nanosensor mit geringsten Ausmaßen, so dass die Ausmaße des Kanals ebenfalls im Milli¬ meter- oder Mikrometerbereich liegen können. In der Wartung einfacher ist jedoch ein Kanal, welcher einen Durchmesser bzw. eine Breite im Zentimeterbereich aufweist. Zum Einbringen des Sensors 51' in den Kanal 41' wird zunächst das Ventil 43' geöffnet und anschließend, sobald sich die Vorrichtung 5' im Kanal 41' befindet, wieder geschlossen. Dabei kann das Ventil 43' komplett geschlossen sein bzw. zumindest gasdicht geschlossen sein, falls die Vorrichtung 5' mit Kabeln an eine Elektronik im Außenraum verbunden ist. Nachdem das Ventil 43' geschlossen ist kann das Ventil 44' entweder aktiv oder passiv geöffnet werden, so dass der Sensor 51' direkten Kontakt zum Gasraum 6 erhält.
Beim Herausnehmen bzw. Ausführen des Sensors 51' wird das Ventil 44' wieder geschlossen, so dass kein Isoliergas aus¬ treten kann. Der Sensor 51' und die Ankopplung im Gehäuse bzw. sein Abstand zum Leiter sind derart aufeinander abgestimmt, dass die zu messenden Werte erfasst werden können oh¬ ne die für die Hochspannungsfestigkeit erforderlichen Abstän- de im Gasraum zum Leiter und die maximal zulässigen Feldstärken im Kanal zu überschreiten. Die Abdeckvorrichtung 4' ist insbesondere für Sensoren geeignet, welche direkten Kontakt zum Isoliergas benötigen. Dies ist beispielsweise der Fall bei Temperatur- oder Druckmessungen.
Aufgrund der geringen Baugröße der hier gezeigten Sensoren wird ein einfacher - direkter oder indirekter - Zugang zum Gasraum möglich. Auf jeden Fall ist ein Möglichkeit geschaf¬ fen, die zu messende Messgröße nahezu verlustfrei zu erfas- sen, ohne bei einem Austausch des Sensors den Gasraum leeren und wieder befüllen zu müssen. Auf diese Weise kann die zu erwartende Lebensdauer der Hochspannungsschaltanlage von 40 bis 50 Jahren leicht erreicht werden. Bezugszeichenliste :
1 Hochspannungsanlage
2 Leiter 20 Längsachse
3 Gehäuse
30 Aussparung
31 Innenseite des Gehäuse
32 Außenseite des Gehäuse 34 Schrauben
4,4' Abdeckvorrichtung
40 Auswölbung
41 Innenseite der Abdeckvorrichtung
42 Außenseite der Abdeckvorrichtung 40' Schleuse
41' Kanal
43', 44' Ventil
45' Gewinde
5,5' Vorrichtung zum Erfassen von Messgrößen 51,51' Sensor
52,52' Halbleitersubstrat
53 Schaltungslogik
55,56,57 Äquipotentialflächen
6 Gasraum 60 Isoliergas d Abstand Außenseite Auswölbung-Leiter
D Abstand Innenseite Aussparung-Leiter

Claims

Patentansprüche
1. Hochspannungsanlage (1) mit einem Leiter (2) mit einer Längsachse (20), zumindest abschnittsweise ein vom Leiter (2) beabstandetes Gehäuse (3) mit einer dem Leiter zugewandten Innenseite (31), und einer Vorrichtung (9, 5') zum Erfassen von Messgrößen der Hochspannungsanlage mit mindestens einem Sensor (51, 51'), wobei sich zwischen der Innenseite (31) und dem Leiter (2) ein isoliergasbefüllter Gasraum (6) befindet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Gehäuse (3) eine Aussparung (30) aufweist und die Ausspa¬ rung (30) mit einer Abdeckvorrichtung (4) abgedichtet ist, wobei die Abdeckvorrichtung (4) in den Gasraum (6) ragt und ein Abstand (d) zwischen einer dem Leiter abgewandten Außen- seite der Abdeckvorrichtung und dem Leiter kleiner ist als ein Abstand (D) zwischen der Innenseite der Aussparung und dem Leiter, derart dass der mindestens eine Sensor (51, 51') außerhalb des Gasraums (6) in einem kleinerem Abstand am Lei¬ ter positionierbar ist als der Abstand (D) zwischen Ausspa- rung und Leiter.
2. Hochspannungsanlage (1) mit einem Leiter (2) mit einer Längsachse (20), zumindest abschnittsweise ein vom Leiter beabstandetes Gehäuse (3) mit einer dem Leiter (2) zugewand- ten Innenseite (31), und einer Vorrichtung (5, 5') zum Erfas¬ sen vom Messgrößen der Hochspannungsanlage mit mindestens ei¬ nem Sensor (51, 51'), wobei sich zwischen der Innenseite (31) und dem Leiter (2) ein isoliergasbefüllter Gasraum (6) befindet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gehäuse (3) eine Aussparung (30) aufweist und die Aussparung (30) mit einer Abdeckvorrichtung (4') abgedichtet ist, wobei die Abdeckvorrichtung (4') eine Schleuse (40') aufweist, wobei die Schleuse (40') zwischen dem Gasraum (6) und einer dem Leiter (2) abgewandten Außenseite (32) angeordnet ist und der mindestens eine Sensor (5', 51') in die Schleuse (40') ein- und ausführbar ist und direkt mit dem Gasraum (6) verbindbar ist.
3. Hochspannungsanlage 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 die Abdeckvorrichtung (4, 4') aus einem nicht leitenden Material besteht.
4. Hochspannungsanlage 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 Abdeckvorrichtung (4, 4') am Gehäuse angeschraubt oder eingeschraubt oder angeklebt ist.
5. Hochspannungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der mindestens eine Sensor (51, 51') ein Nano- oder Mik- rosensor ist.
6. Verfahren zum Erfassen einer Messgröße einer Hochspannungsanlage (1), wobei die Hochspannungsanlage (1) einen Lei- ter (2) und ein den Leiter (2) umschließendes, beabstandetes Gehäuse (3) mit einer Aussparung (30) aufweist und die Aus¬ sparung (30) mit einer in das Gehäuse ragenden Abdeckvorrichtung (4, 4') abgedichtet ist, welches folgende Schritte um- fasst :
a) Einbringen mindestens eines Sensors (51, 51') auf oder in die Abdeckvorrichtung (4, 4'), wobei der Sensor (51, 51') in oder auf der Abdeckvorrichtung (4, 4') angeordnet wird; b) Messen der Messgröße mit dem Sensor (51, 51') ;
c) Ausführen des Sensors (51, 51') aus der Abdeckvorrichtung (4, 4') .
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