WO2010086024A1 - Messeinrichtung zum bestimmen der füllmenge eines sf6-gases in einer isolierkammer oder einer schaltanlage und dementsprechendes verfahren - Google Patents

Messeinrichtung zum bestimmen der füllmenge eines sf6-gases in einer isolierkammer oder einer schaltanlage und dementsprechendes verfahren Download PDF

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WO2010086024A1
WO2010086024A1 PCT/EP2009/051086 EP2009051086W WO2010086024A1 WO 2010086024 A1 WO2010086024 A1 WO 2010086024A1 EP 2009051086 W EP2009051086 W EP 2009051086W WO 2010086024 A1 WO2010086024 A1 WO 2010086024A1
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WO
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gas
measuring device
temperature
measuring
pressure transducer
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/051086
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Heckler
Nicolas Bauer
Andreas MÜLLER
Original Assignee
Wika Alexander Wiegand Gmbh & Co.Kg
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H01H33/563—Gas reservoirs comprising means for monitoring the density of the insulating gas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F22/00—Methods or apparatus for measuring volume of fluids or fluent solid material, not otherwise provided for
    • G01F22/02—Methods or apparatus for measuring volume of fluids or fluent solid material, not otherwise provided for involving measurement of pressure

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device for determining the filling amount of a SF 6 gas in an insulating chamber or a switchgear, a method for determining the filling amount of the SF ⁇ gas in the isolation chamber or switchgear and to a system for monitoring the filling amount of SF ⁇ -Gases in the isolation chamber or switchgear.
  • US Pat. No. 7,257,496 B2 describes a method for monitoring SF.sup. Gas in a high-voltage container.
  • a pressure of the SF 6 gas present in the container, an ambient temperature of the container and a temperature of the container wall outside are measured at different measuring times.
  • an average value is calculated from the measured temperatures and set approximately as the SF 6 gas temperature in the container.
  • From a number of moles of SF 6 gas, which is calculated from the measured SF 6 gas pressure and the calculated gas temperature with the aid of the ideal gas law (p * V n * R * T), the resulting linear value development becomes a molar ratio determined at the different measuring times.
  • a molar ratio trend is recorded and the slope of the trend is compared to a maximum allowable leakage. With the help of the trend will Calculates the time at which a stored limit value is exceeded.
  • the measurement data is transmitted to a responsible operator, who is located away from the high-voltage vessel.
  • a problem of the known prior art is that the ambient and surface temperature or the average value of the surface and ambient temperature of the SF 6 gas tank are not equal to the actual gas temperature.
  • SF ⁇ gas has non-linear behavior as known from a typical SF 6 gas pressure-temperature characteristic. This means that by using the ideal gas law to determine a number of moles of SF 6 gas, only approximate values are obtained compared to applying a real gas approach using actually measured values. In addition, the number of moles depends on the accuracy of the first measurement, ie the reference measurement, which is obtained only approximately accurately using the ideal gas law. Smallest leaks can therefore not be detected by the method described in this prior art.
  • Another problem of the prior art is that a measurement over 21 days is usually not sufficient to make an accurate statement about the behavior of the monitored container, since the expected leakage rates even after one year cause no significant changes in the amount (a guideline of the filling quantity change is max. -0.5% / year). The same applies to the calculation of the expected time of falling below the stored limit value. Finally, another problem is that failure of the data transfer to the responsible operator results in failure of the entire monitoring. The invention is therefore based on the object to solve the above-mentioned problems of the prior art.
  • the measuring device is arranged so that it closes an opening of the insulating chamber, so that the measured SF 6 -GaS can penetrate into the measuring device. This ensures that both the pressure transducer and the temperature measuring element are acted upon directly with the gas to be measured.
  • the temperature measuring element is preferably a temperature sensor, which is gas-tightly glazed into the measuring device. This means that the electrical connection to the temperature sensor is led out of the measuring device by an aperture from the space (gas space or tank) charged with SF 6 -GaS.
  • the temperature sensor is preferably a PTIOO sensor
  • the isolation chamber is preferably a high voltage switchgear filled with SF 6 insulating gas.
  • the pressure transducer as a pressure-receiving element preferably has a membrane which is acted upon directly by the SF 6 -GaS, wherein the pressure of the SF 6 gas is transferred via the membrane to other components of the pressure transducer.
  • the pressure transducer may be a strain gauge embedded in the diaphragm, a piezo pressure sensor, and so on.
  • the temperature measuring element is preferably arranged so that it is upstream of the diaphragm of the pressure transducer in a direction towards the insulating chamber. This means that the measuring point at which the temperature measurement of the SF 6 gas takes place in the measuring device with respect to the insulating chamber directly in front of the measuring point of the pressure measurement of the SF 6 gas. This can ensure that the measured temperature of the SF 6 gas is equivalent to 6 gas to the measured pressure of the SF.
  • the measuring device is preferably surrounded by a thermally insulating jacket, so that the measuring elements arranged in the measuring device are thermally insulated outwardly towards an environment.
  • a falsification of the measured data, in particular a falsification of the temperature measurement data can be prevented.
  • the processing device is preferably arranged in the measuring device so that it is downstream of the pressure sensor and the temperature measuring element in the direction of the insulating chamber. That means the
  • Processing device is arranged in the measuring device with respect to the insulating chamber behind the temperature measuring element and the pressure transducer.
  • the temperature element and the pressure transducer deliver their measurement signals to the processing device which processes these signals and outputs a signal corresponding to the filling quantity.
  • the processing device, the pressure transducer and the temperature measuring element in the measuring device are arranged substantially coaxially, so that respective central axes of the processing device, the pressure sensor and the temperature measuring element substantially coincide. This facilitates the installation of these components in the measuring device before attaching the measuring device to the insulating chamber and a spatial proximity and correct relative position of the individual components are ensured, thereby inter alia a falsification of the measured data due to undesirable contact, long transmission paths and other mutual interference is avoided.
  • the measuring device preferably outputs, in addition to the signal corresponding to the filling quantity, a signal corresponding to the measured gas temperature.
  • This gas temperature signal can be used to smooth a course of the filling amount signal over time or to compensate for a conditional by a temperature-induced volume expansion of the insulating chamber error of the filling amount signal.
  • the signals output by the measuring device are preferably analogue signals corresponding to the 4-20mA standard.
  • the measuring device With the measuring device according to the invention, it is possible to detect even the smallest leaks of the insulating chamber and initiate appropriate countermeasures.
  • the measuring device thus consists of a combined pressure and temperature sensor, which delivers a filling quantity proportional, analog output signal.
  • the filling quantity signal is determined essentially from a density of the SF 6 gas which is measured on a measured SF 6 gas pressure signal and a measured SF 6 .
  • Gas temperature signal is calculated based, and is then further compensated using the measured gas temperature.
  • a virial real gas approach in the sense of a virial equation is used and the calculation takes place internally in the processing device of the measuring device.
  • a virial equation is an extension of the general gas equation by a series expansion to powers of 1 / V n,. In the case of a termination of the series expansion after the first term, the general gas equation is again obtained. However, continuing the series expansion creates a potentially infinite number of state equations with an increasing number of parameters.
  • the virial real gas approach can, in contrast to other approaches such as the ideal gas law, the non-linear behavior (pressure-temperature characteristic) of SF ⁇ gas simulate sufficiently accurate.
  • the real gas factor Z is not regarded as a fixed constant, but is considered as a function of, for example, the temperature (Z (T)). As the temperature changes, other values for Z are obtained. Analogously, one can also proceed for the variables density or pressure and make the real gas factor dependent thereon.
  • the real gas factor contains at least one exponent variable to map a curve function corresponding to the real behavior of the SF 6 gas.
  • the real gas factor consists of several individual terms depending on the temperature as well as increasing powers of density together.
  • the measurement of the SF 6 gas temperature accordingly takes place in a measuring chamber integrated in the measuring device, in which the temperature measuring element and the pressure sensor are arranged and which has a direct connection to the monitored gas space of the insulating chamber.
  • the direct connection to the gas space or tank therefore ensures gas exchange, which allows the temperature measuring element to measure the actual gas temperature.
  • the measuring chamber is hermetically sealed off from the remainder of the measuring device and insulated against external thermal influences by the thermally insulating jacket.
  • the analog measuring elements of the measuring device according to the invention are preferably connected directly to a programmable logic controller (PLC).
  • PLC programmable logic controller
  • the local alarms for monitoring the safe operation of the switchgear are implemented in the PLC.
  • the PLC issues a corresponding alarm if it falls below a set limit value, which ensures safe operation of the switchgear.
  • the analog signals in the PLC are preferably digitized following the measuring device (at least 14-bit A / D conversion).
  • the PLC may further preferably be connected to a local display.
  • the display shows the current density value.
  • the signals digitized in this way are preferably sent by means of remote data transmission technology to a central database.
  • a special evaluation software which accesses the central database, offers the possibility to store previously determined characteristic curves of the measuring elements and to correct disturbing external influences (eg a volume expansion of the gas space or tank). The correction of the volume expansion takes place by means of the measured temperature and a stored expansion coefficient of the tank material. The corrected density values are stored permanently in the database for analysis.
  • the raw data is archived.
  • the software can estimate a trend of the monitored filling quantity from the measured data.
  • the result of the evaluation is the actual leakage, ie the actual SF 6 gas loss of the switchgear to be monitored.
  • the linear trend found can be stored in the database and, depending on the user's request, for example converted into a leakage rate or already emitted gas mass. For this, only data on size (volume) and nominal density of the monitored tank must be stored in the evaluation software. The trend can also be determined over shorter periods, especially at the beginning of the measurement. However, since the emissions data generally refer to a period of one year, evaluations over shorter periods of time can only be used to a limited extent for statements regarding the leak situation of the tank.
  • the analysis of the filling quantity via the SF ⁇ gas density takes place in fixed periods, e.g. over a year, a quarter or a month.
  • the evaluation over one year provides the most accurate results, the evaluations over shorter periods indicate short-term changes in the leakage.
  • the evaluation software outputs a corresponding trend of the tank leakage.
  • a user with the help of the leakage trend, the maintenance of the switchgear, eg. Refilling the SF 6 gas, plan in advance.
  • the evaluation software also offers the option of defining limit values for tank leakage. If the set limit values are exceeded or undercut, the user receives a corresponding notification and can Take countermeasures, for example to seal the leak.
  • the measuring device In the measuring device according to the invention, all measured values are transmitted to the database and stored or stored therein. In accordance with these measured values, for example, a graphical evaluation can be created which provides the user with the required information. It is conceivable that the access of the user to the database can be made from any PC with Internet access, whereby the user can e.g. a password-protected access is enabled. Alternatively, reports can be provided to the user at regular intervals, which contain the corresponding information about the gas loss of the system. In this case, the measuring device according to the invention offers the possibility to plan the maintenance of the switchgear in advance, as well as to detect increased leakage and initiate countermeasures.
  • the inventive method for determining the filling amount of the SF 6 gas in the isolation chamber includes a step of measuring the pressure of the gas by the pressure transducer, a step of measuring the temperature of the gas directly by the temperature sensing element, a step of determining the density of the gas the
  • Gas pressure reading and associated gas temperature reading a step of outputting a signal corresponding to the gas density, a step of outputting a corresponding signal corresponding to the gas temperature, and a step of determining a trend for leakage of the isolation chamber.
  • the method preferably further comprises a step in which the error of the signal corresponding to the filling quantity caused by a temperature-related volume expansion of the insulating chamber, using the associated gas temperature signal is compensated.
  • a virial real gas mixture is used.
  • the system according to the invention for monitoring the filling amount of the SF 6 gas in the insulating chamber, in which high-voltage components are included comprises the measuring device according to the invention, as described above, and an evaluation unit for recording the signal corresponding to the filling quantity over time.
  • the previously described inventive method is used to determine a trend for leakage of the isolation chamber.
  • the transmission of the signals to the evaluation unit by appropriate remote data transmission techniques, such as by radio technology or via the Internet.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a measuring device according to the invention in the state connected to an insulating chamber according to the preferred embodiment
  • FIG. 2 shows an exemplary schematic view of a programmable logic controller downstream of the measuring device according to the preferred embodiment
  • Fig. 3 shows various types of
  • FIG. 4 is a diagram indicating a density profile of the SF 6 gas over time
  • Fig. 5 is a diagram indicating an error compensated density profile of the SF 6 gas.
  • Fig. 6 shows a diagram indicating a predetermined actual characteristic and the corresponding desired characteristic of the measuring device.
  • Fig. 1 shows a measuring device 1 according to the preferred embodiment of the invention.
  • the measuring device 1 is attached to an opening in an outer wall 21 of an insulating chamber 2, whereby the opening in the outer wall 21 is gas-tight (hermetic) completed.
  • the isolation chamber 2 is filled with SF 6 -GaS.
  • Measuring device 1 is connected via a thread (not shown) with the outer wall 21 here.
  • the measuring device 21 may be welded to the outer wall 21 or pressed into the opening in the outer wall 21.
  • the SF 6 -GaS can penetrate into the measuring chamber 12.
  • a temperature measuring element 13 is provided for measuring the temperature of the SF 6 gas.
  • the electrical conduction of the temperature sensing element 13 leads out of the measuring chamber 12, whereby the passage of the conduit from the measuring chamber 12 is sealed by a glaze 14 (ie sealed in glass).
  • a pressure transducer 15 is further arranged in the measuring chamber 12, wherein the pressure transducer 15 in a rear wall the measuring chamber 12 is embedded.
  • the pressure transducer 15 has in the preferred embodiment, a pressure membrane, which is exposed to the measuring chamber 12 out.
  • the membrane is charged directly with SF 6 -GaS and the pressure transducer 15 measures the pressure of the SF ⁇ gas in the measuring chamber 12.
  • the temperature measuring element 13 is arranged in the immediate vicinity of the pressure transducer 15, so that a measured pressure and a measured temperature in the measuring chamber 12 belonging to the same SF ⁇ gas content.
  • the membrane is hermetically sealed to the measuring chamber 12 and closes it.
  • the pressure transducer 15 and the temperature measuring element 13 are electrically connected to a processing device 16, wherein the pressure transducer 15 and the temperature measuring element 13 transmit their respective measurement signals to the processing device 16.
  • an analog density signal Panaiog of the SF ⁇ gas is determined from the analog pressure signal P a n a i o g and the corresponding analog temperature signal T ana i og with the aid of the previously described virial Realgasansatzes and output.
  • the measured, analog temperature signal T ana i og is also output directly from the temperature measuring element 13.
  • the measuring device 1 represents a closed, fluid-tight unit, in which the temperature measuring element 13, the pressure transducer 15 and the processing device 16 are arranged substantially coaxial with each other so that the temperature measuring element 13 with respect to the insulating chamber 2 in the measuring chamber 12 before the pressure transducer 15 and this are again arranged in front of the processing device 16.
  • This internal arrangement in the measuring device 1 is by a thermally insulating jacket 17 against the outside thermal influences isolated.
  • the thermally insulating jacket 17 may consist of an insulating material, such as a thermally insulating plastic foam.
  • FIG. 2 schematically shows a control device 3 downstream of the measuring device 1, which contains a programmable logic controller (SPS) and in which the analogue temperature and density signals p a naiog, t ana i og output by the measuring device 1 are used as input signals.
  • SPS programmable logic controller
  • Control device 3 the analog output signals P a i o n a g, T ana i og be converted to the measuring device 1 in an analog-to-digital converter 4 into digital signals Pdigitai / T i digita.
  • the digital signals Pdigitai / T digita i are temporarily stored in a memory 5 and further communicated bidirectionally as a data packet via a communication interface 6, for example on a server, wherein the further communicated signals ultimately serve to create a trend curve by an evaluation software.
  • the controller provides programmable alarm contacts Ai, A 2 , A 3, etc. for certain preset density values to indicate a critical decrease in SF ⁇ gas density.
  • the currently measured fill level can be displayed via an additional display 7 as an actual value directly on or in the vicinity of the isolation chamber 2.
  • Fig. 3 shows various possible types of remote data transmission measured by the measuring device 1 in the insulating chamber 2 and of the
  • Control device 3 further processed signals to an evaluation device 8, which executes the evaluation software.
  • an evaluation device 8 which executes the evaluation software.
  • Control device 3 transmitted outgoing information directly to the evaluation device 8, for example via a fixed, underground line.
  • those of the controller 3 transmitted outgoing information by radio transmission to the evaluation device 8.
  • the information originating from the control device 3 is fed by radio into a computer network, such as the Internet (world wide web), and transmitted via a server 9 to the evaluation device 8.
  • FIG. 4 shows a density profile of the SF 6 gas filling quantity over time t in a diagram.
  • the space between 2 bars on the timeline is one day.
  • the density p changes over the course of the day, for example due to a warming up of the insulating chamber 2.
  • the filling volume V converted to standard values is strongly dependent on a temperature in the insulating chamber 2 and thus on an SF 6 gas temperature.
  • FIG. 5 shows a diagram indicating a temperature-compensated profile of the SF 6 gas density p of the individual measurements over time t.
  • the SF 6 gas temperature is charged to each measurement as a compensation factor to compensate for the temperature-induced volume expansion of the insulating chamber 2.
  • the trend of SF ⁇ gas density p is also shown in the diagram. It can be seen that the trend line is slightly inclined downwards and slowly approaches a minimum limit Min. When the minimum limit value Min. Is reached, for example, an audible or visual warning can be output by the evaluation device 8 to a user, so that countermeasures can be initiated.
  • the display display 7 can output a visual signal directly on site in the vicinity of the insulating chamber 2 to a user, such as maintenance personnel.
  • a signal difference .DELTA. Can be determined by which the actual course of the SF.beta. Gas density p has changed in comparison with the desired course.

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Abstract

Eine erfindungsgemäße Messeinrichtung (1) zum Bestimmen der Füllmenge eines SF6-Gases in einer Isolierkammer (2) hat einen Druckaufnehmer (15), ein Temperaturmesselement (13) und eine Verarbeitungsvorrichtung (16) zur Bestimmung der Füllmenge des SF6-Gases aus dem Druckmesswert und dem zugehörigen Temperaturmesswert, wobei die Messeinrichtung (1) eine entsprechende Öffnung der Isolierkammer (2) verschließt und sowohl der Druckaufnehmer (15) als auch das Temperaturmesselement (13) direkt mit dem zu messenden SF6-Gas beaufschlagt sind.

Description

MESSEINRICHTUNG ZUM BESTIMMEN DER FULLMENGE EINES SF6-GASES
IN EINER ISOLIERKAMMER ODER EINER SCHALTANLAGE UND
DEMENTSPRECHENDES VERFAHREN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Messeinrichtung zum Bestimmen der Füllmenge eines SF6-Gases in einer Isolierkammer oder einer Schaltanlage, ein Verfahren zur Bestimmung der Füllmenge des SFε-Gases in der Isolierkammer bzw. Schaltanlage und auf ein System zur Überwachung der Füllmenge des SFε-Gases in der Isolierkammer bzw. Schaltanlage.
STAND DER TECHNIK
In der US 7,257,496 B2 ist ein Verfahren zum Überwachen eines SFε-Gases in einem Hochspannungsbehälter beschrieben. Dabei wird ein Druck des in dem Behälter vorhandenen SF6- Gases, eine Umgebungstemperatur des Behälters und eine Temperatur der Behälterwandaußenseite zu verschiedenen Messzeitpunkten gemessen. Anschließend wird ein Mittelwert aus den gemessenen Temperaturen berechnet und näherungsweise als SF6-Gastemperatur in dem Behälter festgelegt. Aus einer Molzahl des SF6-Gases, die aus dem gemessenen SF6-Gasdruck und der berechneten Gastemperatur mit Hilfe des idealen Gasgesetzes (p*V = n*R*T) berechnet wird, wird aus der sich ergebenden linearen Werteentwicklung ein molares Verhältnis zu den verschiedenen Messzeitpunkten bestimmt. Nach 21 Tagen Messung wird ein Trend des Molverhältnisses aufgezeichnet und die Steigung des Trends wird mit einer maximal zulässigen Leckage verglichen. Mit Hilfe des Trends wird der Zeitpunkt berechnet, zu dem ein hinterlegter Grenzwert unterschritten wird. Bei diesem Verfahren werden die Messdaten zu einem zuständigen Bediener übertragen, der sich entfernt von dem Hochspannungsbehälter befindet.
Ein Problem des bekannten Stands der Technik liegt darin, dass die Umgebungs- und Oberflächentemperatur bzw. der Mittelwert aus Oberflächen- und Umgebungstemperatur des SF6-Gasbehälters ungleich der wirklichen Gastemperatur sind. Darüber hinaus hat SFε-Gas ein nicht-lineares Verhalten, wie es von einer typischen SF6-Gas-Druck- Temperatur-Kennlinie bekannt ist. Das bedeutet, dass durch ein Anwenden des idealen Gasgesetzes zur Bestimmung einer Molzahl des SF6-Gases lediglich annähernde Werte im Vergleich zum Anwenden eines Realgasansatzes erhalten werden, bei dem tatsächlich gemessene Werte zur Anwendung kommen. Außerdem hängt die Molzahl von der Genauigkeit der ersten Messung, d.h. der Referenzmessung ab, die bei Anwendung des idealen Gasgesetzes nur annähernd genau erhalten wird. Kleinste Leckagen können daher mit dem in diesem Stand der Technik beschriebenen Verfahren nicht erfasst werden.
Ein weiteres Problem des bekannten Stands der Technik liegt darin, dass eine Messung über 21 Tage i.d.R. nicht ausreicht, um eine zutreffende Aussage über das Verhalten des überwachten Behälters zu machen, da die zu erwartenden Leckageraten selbst nach einem Jahr noch keine signifikanten Änderungen der Füllmenge verursachen (ein Richtwert der Füllmengenänderung ist max . -0,5%/Jahr). Gleiches gilt für die Berechnung des zu erwartenden Zeitpunktes des Unterschreitens des hinterlegten Grenzwerts. Letztendlich liegt ein weiteres Problem darin, dass ein Ausfall der Datenübertragung zu dem zuständigen Bediener zu einem Ausfall der gesamten Überwachung führt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorhergehend genannten Probleme des Stands der Technik zu lösen .
Diese Aufgabe wird mit einer Messeinrichtung nach Anspruch 1, einem Verfahren nach Anspruch 11 und einem Überwachungssystem nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgezeigt .
Die erfindungsgemäße Messeinrichtung zum Bestimmen der Füllmenge eines SF6-Gases in einer Isolierkammer weist einen Druckaufnehmer, ein Temperaturmesselement und eine Verarbeitungsvorrichtung zur Bestimmung der Füllmenge des Gases aus dem von dem Druckaufnehmer gemessenen Druckmesswert und dem von dem Temperaturmesselement gemessenen, zugehörigen Temperaturmesswert auf. Die Messeinrichtung ist dabei so angeordnet, dass sie eine Öffnung der Isolierkammer verschließt, so dass das zu messende SF6-GaS in die Messeinrichtung eindringen kann. Dadurch wird erreicht, dass sowohl der Druckaufnehmer als auch das Temperaturmesselement direkt mit dem zu messenden Gas beaufschlagt sind.
Das Temperaturmesselement ist vorzugsweise ein Temperatursensor, der in die Messeinrichtung gasdicht eingeglast ist. Das bedeutet, dass die elektrische Verbindung zu dem Temperatursensor durch eine Einglasung aus dem mit SF6-GaS beaufschlagten Raum (Gasraum bzw. Tank) in der Messeinrichtung herausgeführt wird. Der Temperatursensor ist vorzugsweise ein PTIOO-Sensor, und die Isolierkammer ist vorzugsweise eine Hochspannungsschaltanlage, die mit SF6-Isoliergas gefüllt ist. Des Weiteren weist der Druckaufnehmer als druckaufnehmendes Element vorzugsweise eine Membran auf, die direkt mit dem SF6-GaS beaufschlagt wird, wobei der Druck des SF6-Gases über die Membran auf weitere Komponenten des Druckaufnehmers übertragen wird. Alternativ dazu kann der Druckaufnehmer ein in die Membran eingelassener Dehnmessstreifen, ein Piezo-Drucksensor usw. sein.
In der Messeinrichtung ist das Temperaturmesselement vorzugsweise so angeordnet, dass es der Membran des Druckaufnehmers in einer Richtung zu der Isolierkammer hin vorgelagert ist. Das bedeutet, dass die Messstelle, an der die Temperaturmessung des SF6-Gases stattfindet, in der Messeinrichtung bezüglich der Isolierkammer direkt vor der Messstelle der Druckmessung des SF6-Gases liegt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die gemessene Temperatur des SF6-Gases dem gemessenen Druck des SF6-Gases entspricht .
Des Weiteren ist die Messeinrichtung vorzugsweise von einem thermisch isolierenden Mantel umgeben, so dass die in der Messeinrichtung angeordneten Messelemente nach außen zu einer Umgebung hin thermisch isoliert sind. Eine Verfälschung der Messdaten, insbesondere eine Verfälschung der Temperaturmessdaten kann dadurch verhindert werden.
Die Verarbeitungsvorrichtung ist in der Messeinrichtung vorzugsweise so angeordnet, dass sie dem Druckaufnehmer und dem Temperaturmesselement in Richtung der Isolierkammer nachgelagert ist. Das bedeutet, dass die
Verarbeitungsvorrichtung in der Messeinrichtung bezüglich der Isolierkammer hinter dem Temperaturmesselement und dem Druckaufnehmer angeordnet ist. Das Temperaturelement und der Druckaufnehmer geben ihre Messsignale an die Verarbeitungsvorrichtung ab, die diese Signale verarbeitet und ein der Füllmenge entsprechendes Signal ausgibt. Weiterhin vorzugsweise sind die Verarbeitungsvorrichtung, der Druckaufnehmer und das Temperaturmesselement in der Messeinrichtung im Wesentlichen koaxial angeordnet, so dass jeweilige Mittelachsen der Verarbeitungsvorrichtung, des Druckaufnehmers und des Temperaturmesselements im Wesentlichen übereinstimmen. Dadurch kann ein Einbau dieser Komponenten in die Messeinrichtung vor einem Anbringen der Messeinrichtung an der Isolierkammer erleichtert und eine räumliche Nähe sowie korrekte Relativlage der einzelnen Komponenten sichergestellt werden, wodurch u.a. ein Verfälschen der Messdaten aufgrund unerwünschter Berührung, langer Übertragungswege und anderer gegenseitiger Beeinflussung vermieden wird.
Die erfindungsgemäße Messeinrichtung gibt zusätzlich zu dem der Füllmenge entsprechenden Signal vorzugsweise ein der gemessenen Gastemperatur entsprechendes Signal aus. Dieses Gastemperatursignal kann dazu verwendet werden, einen Verlauf des Füllmengensignals über die Zeit zu glätten bzw. einen durch eine temperaturbedingte Volumenausdehnung der Isolierkammer bedingten Fehler des der Füllmenge entsprechenden Signals zu kompensieren. Die von der Messeinrichtung ausgegebenen Signale sind vorzugsweise analoge Signale, die dem 4-20mA-Standard entsprechen.
Mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung ist es möglich, bereits kleinste Leckagen der Isolierkammer zu erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. Im Prinzip besteht die erfindungsgemäße Messeinrichtung also aus einem kombinierten Druck- und Temperatursensor, der ein füllmengenproportionales, analoges Ausgangssignal liefert. Das Füllmengensignal wird dabei im Wesentlichen aus einer Dichte des SF6-Gases ermittelt, die auf einem gemessenen SF6-Gasdrucksignal und einem gemessenen SF6- Gastemperatursignal basierend errechnet ist, und wird anschließend weiter mit Hilfe der gemessenen Gastemperatur kompensiert. Bei der Bestimmung der SFε-Gasdichte kommt vorzugsweise ein virialer Realgasansatz im Sinne einer Virialgleichung zur Anwendung und die Berechnung erfolgt intern in der Verarbeitungsvorrichtung der Messeinrichtung. Eine Virialgleichung ist eine Erweiterung der allgemeinen Gasgleichung durch eine Reihenentwicklung nach Potenzen von 1/Vn,. Bei einem Abbruch der Reihenentwicklung nach dem ersten Glied erhält man wiederum die allgemeine Gasgleichung. Führt man die Reihenentwicklung jedoch weiter, entsteht eine potenziell unendliche Zahl von Zustandsgieichungen mit einer zunehmenden Anzahl von Parametern. Der viriale Realgasansatz kann, im Gegensatz zu anderen Ansätzen wie z.B. dem idealen Gasgesetz, das nichtlineare Verhalten (Druck-Temperatur-Kennlinie) von SFε-Gas hinreichend genau nachbilden.
Der viriale Realgasansatz basiert auf der allgemeinen (idealen) Gasgleichung (p*V = n*R*T) , wobei ein Realgasfaktor Z integriert ist. Üblicherweise wird der Realgasfaktor Z jedoch nicht als eine feste Konstante angesehen, sondern wird als eine Funktion zum Beispiel der Temperatur betrachtet (Z (T) ) . Mit sich ändernder Temperatur ergeben sich andere Werte für Z. Analog kann man auch für die Größen Dichte oder Druck verfahren und den Realgasfaktor von diesen abhängig machen.
p = p*RSF6*T*Z(T) (1)
Der Realgasfaktor enthält mindestens eine mit einem Exponenten versehene Variable, um eine Kurvenfunktion abzubilden, die dem realen Verhalten des SF6-Gases entspricht. Dabei setzt sich der Realgasfaktor aus mehreren einzelnen Termen abhängig von der Temperatur sowie steigenden Potenzen der Dichte zusammen.
Figure imgf000009_0001
Zu beachten ist in Gleichung (2), dass die Dichte umgerechnet werden muss, so dass sie in der Einheit mol/L15 vorliegt. Um das Ergebnis der Berechnung in bar zu erhalten, ist es notwendig, die allgemeine Gaskonstante in der Form
R = O, 0831434 J/ (mol*K)
in Gleichung (2) einzusetzen. Die beiden Terme B(T) und C(T) in Gleichung (2) setzen sich jeweils aus mehreren Termen zusammen:
5(7) = 50+|+|l+|l (3)
C(T) = C0 +Cι*T+C2*T2 (4)
Die Messung der SF6-Gastemperatur findet entsprechend in einer in der Messeinrichtung integrierten Messkammer statt, in der auch das Temperaturmesselement und der Druckaufnehmer angeordnet sind und die eine direkte Verbindung zum zu überwachenden Gasraum der Isolierkammer hat. Durch die direkte Anbindung an den Gasraum bzw. Tank ist daher ein Gasaustausch gewährleistet, wodurch es ermöglicht wird, dass das Temperaturmesselement die tatsächliche Gastemperatur misst. Die Messkammer ist vom Rest der Messeinrichtung hermetisch abgeriegelt und gegen thermische Fehlereinflüsse von außen durch den thermisch isolierenden Mantel isoliert. Die analogen Messelemente der erfindungsgemäßen Messvorrichtung sind vorzugsweise direkt an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) angeschlossen. In der SPS werden die lokalen Alarme zur Überwachung des sicheren Betriebs der Schaltanlage realisiert. Sollte eine plötzliche Leckage auftreten, gibt die SPS bei einem Unterschreiten eines eingestellten Grenzwertes einen entsprechenden Alarm aus, wodurch der sichere Betrieb der Schaltanlage gewährleistet werden kann. Zudem werden die analogen Signale in der SPS im Anschluss an die Messvorrichtung vorzugsweise digitalisiert (mind. 14bit A/D-Wandlung) . Die SPS kann des Weiteren vorzugsweise mit einer lokalen Display-Anzeige verbunden sein. Über die Anzeige wird der aktuelle Dichtewert angezeigt. Die Anzeige kann eine Farbwechselfunktion aufweisen (z.B.: grüne Ziffern = OK, gelbe Ziffern = Grenzwert erreicht, rote Ziffern = 2. Grenzwert erreicht) . Durch die Platzierung der SPS in direkter Umgebung der überwachten Schaltanlage, d.h. ohne Datenfernübertragung, und dadurch, dass die Alarmausgänge der SPS direkt mit der Steuerung der Schaltanlage verbunden sind, ist der sichere Betrieb der Schaltanlage jederzeit gewährleistet.
Die auf diese Weise digitalisierten Signale werden vorzugsweise mittels Datenfernübertragungstechnik an eine zentrale Datenbank gesendet. Eine spezielle Auswertesoftware, die auf die zentrale Datenbank zugreift, bietet die Möglichkeit, vorher ermittelte Kennlinien der Messelemente zu speichern sowie störende äußere Einflüsse (z.B. eine Volumenausdehnung des Gasraums bzw. Tanks) zu korrigieren. Die Korrektur der Volumenausdehnung erfolgt mittels der gemessenen Temperatur und eines hinterlegten Ausdehnungskoeffizienten des Tankmaterials. Die korrigierten Dichtewerte werden zur Analyse dauerhaft in der Datenbank abgelegt. Die Rohdaten werden archiviert. Weiterhin kann die Software im Zuge einer statistischen Auswertung (Methode kleinster Fehlerquadrate, Best Fit Straight Line) aus den Messdaten einen Trend der überwachten Füllmenge abschätzen. Das Ergebnis der Auswertung ist die tatsächliche Leckage, d.h. der tatsächliche SF6-Gasverlust der zu überwachenden Schaltanlage. Der gefundene lineare Trend kann in der Datenbank abgelegt und je nach Anwenderwunsch, z.B. in eine Leckagerate oder in bereits emittierte Gasmasse umgewandelt werden. Dazu müssen lediglich Daten zu Größe (Volumen) und Solldichte des überwachten Tanks in der Auswertesoftware hinterlegt werden. Der Trend kann, insbesondere zu Anfang der Messung, auch über kürzere Zeiträume bestimmt werden. Da sich die Emissionsdaten jedoch generell auf einen Zeitraum von einem Jahr beziehen, können Auswertungen über kürzere Zeiträume nur bedingt für Aussagen zur Lecksituation des Tanks genutzt werden.
Die Analyse der Füllmenge über die SFε-Gasdichte erfolgt in festen Zeiträumen, z.B. über ein Jahr, ein Quartal oder einen Monat.
Die Auswertung über ein Jahr liefert dabei die genauesten Ergebnisse, die Auswertungen über kürzere Zeiträume zeigen kurzfristige Änderungen der Leckage an. Die Auswertesoftware gibt einen entsprechenden Trend der Tankleckage aus. Im Gegensatz zu klassischen SFε-Gas- Überwachungstechniken kann ein Anwender mit Hilfe des Leckagetrends die Wartung der Schaltanlage, bspw. ein Nachfüllen des SF6-Gases, im Voraus planen. Die Auswertesoftware bietet weiterhin die Möglichkeit, Grenzwerte für die Tankleckage zu definieren. Werden die eingestellten Grenzwerte über- bzw. unterschritten, erhält der Anwender eine entsprechende Benachrichtigung und kann Gegenmaßnahmen, bspw. zur Abdichtung der Leckage, ergreifen .
Bei der erfindungsgemäßen Messeinrichtung werden alle Messwerte zu der Datenbank übertragen und in dieser abgelegt bzw. gespeichert. Diesen Messwerten entsprechend kann bspw. eine graphische Auswertung erstellt werden, die dem Anwender die benötigten Informationen bereitstellt. Dabei ist es denkbar, dass der Zugriff des Anwenders auf die Datenbank von jedem PC mit Internetzugang aus erfolgen kann, wobei dem Anwender z.B. ein passwortgeschützter Zugang ermöglicht wird. Alternativ können dem Anwender in regelmäßigen Abständen Berichte zur Verfügung gestellt werden, die die entsprechenden Angaben zum Gasverlust der Anlage enthalten. Dabei bietet die erfindungsgemäße Messeinrichtung die Möglichkeit, die Wartung der Schaltanlage im Voraus zu planen, sowie eine erhöhte Leckage festzustellen und Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Füllmenge des SF6-Gases in der Isolierkammer umfasst einen Schritt des Messens des Drucks des Gases durch den Druckaufnehmer, einen Schritt des Messens der Temperatur des Gases unmittelbar durch das Temperaturmesselement, einen Schritt des Bestimmens der Dichte des Gases aus dem
Gasdruckmesswert und dem zugehörigen Gastemperaturmesswert, einen Schritt des Ausgebens eines der Gasdichte entsprechenden Signals, einen Schritt des Ausgebens eines zugehörigen, der Gastemperatur entsprechenden Signals und einen Schritt des Ermitteins eines Trends zur Leckage der Isolierkammer. Das Verfahren weist des Weiteren vorzugsweise zudem einen Schritt auf, bei dem der durch eine temperaturbedingte Volumenausdehnung der Isolierkammer bedingter Fehler des Signals, das der Füllmenge entspricht, unter Verwendung des zugehörigen Gastemperatursignals kompensiert wird. Weiterhin wird bei dem Schritt des Bestimmens der Gasdichte vorzugsweise ein virialer Realgasansatz herangezogen.
Das erfindungsgemäße System zur Überwachung der Füllmenge des SF6-Gases in der Isolierkammer, in der Hochspannungskomponenten enthalten sind, umfasst die erfindungsgemäße Messeinrichtung, wie sie vorhergehend beschrieben ist, sowie eine Auswerteeinheit zum Aufzeichnen des der Füllmenge entsprechenden Signals über die Zeit. Dabei wird das vorhergehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren verwendet, um einen Trend zur Leckage der Isolierkammer zu bestimmen. Vorzugsweise erfolgt die Übertragung der Signale an die Auswerteeinheit durch entsprechende Datenfernübertragungstechniken, wie z.B. durch Funktechnologie oder über das Internet.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung im an einer Isolierkammer angeschlossenen Zustand gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine beispielhafte schematische Ansicht einer der Messeinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nachgeschalteten, speicherprogrammierbaren Steuerung;
Fig. 3 zeigt verschiedene Arten von
Kommunikationsmöglichkeiten zwischen der Messeinrichtung und einem Anwender; Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das einen Dichteverlauf des SF6 Gases über die Zeit angibt;
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das einen fehlerkompensierten Dichteverlauf des SF6-Gases angibt; und
Fig. 6 zeigt ein Diagramm, das eine vorbestimmte Ist- Kennlinie und die entsprechende Soll-Kennlinie der Messeinrichtung angibt.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt eine Messeinrichtung 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Messeinrichtung 1 ist an einer Öffnung in einer Außenwand 21 einer Isolierkammer 2 befestigt, wodurch die Öffnung in der Außenwand 21 gasdicht (hermetisch) abgeschlossen ist. Die Isolierkammer 2 ist mit SF6-GaS gefüllt. Die
Messeinrichtung 1 ist hier über ein Gewinde (nicht gezeigt) mit der Außenwand 21 verbunden. Alternativ dazu kann die Messeinrichtung 21 an der Außenwand 21 festgeschweißt oder in die Öffnung in der Außenwand 21 gepresst sein.
Durch eine Öffnung 11 in der Messeinrichtung 1 kann das SF6-GaS in die Messkammer 12 eindringen. In der Messkammer 12 ist ein Temperaturmesselement 13 zum Messen der Temperatur des SF6-Gases vorgesehen. Die elektrische Leitung des Temperaturmesselements 13 führt aus der Messkammer 12 heraus, wobei der Durchgang der Leitung aus der Messkammer 12 durch eine Einglasung 14 (d.h. in Glas eingeschmolzen) abgedichtet ist.
Ein Druckaufnehmer 15 ist des Weiteren in der Messkammer 12 angeordnet, wobei der Druckaufnehmer 15 in einer Rückwand der Messkammer 12 eingebettet ist. Der Druckaufnehmer 15 weist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Druckmembran auf, die zu der Messkammer 12 hin freiliegt. Dadurch ist die Membran direkt mit SF6-GaS beaufschlagt und der Druckaufnehmer 15 misst den Druck des SFε-Gases in der Messkammer 12. In der Messkammer 12 ist das Temperaturmesselement 13 in unmittelbarer Nähe vor dem Druckaufnehmer 15 angeordnet, so dass ein gemessener Druck und eine gemessene Temperatur in der Messkammer 12 demselben SFε-Gasanteil zugehörig sind. Die Membran ist hermetisch dicht mit der Messkammer 12 verbunden und verschließt diese.
Der Druckaufnehmer 15 und das Temperaturmesselement 13 sind mit einer Verarbeitungsvorrichtung 16 elektrisch verbunden, wobei der Druckaufnehmer 15 und das Temperaturmesselement 13 ihre jeweiligen Messsignale an die Verarbeitungsvorrichtung 16 übertragen. In der Verarbeitungsvorrichtung 16 wird aus dem analogen Drucksignal Panaiog und dem entsprechenden analogen Temperatursignal Tanaiog ein analoges Dichtesignal Panaiog des SFε-Gases mit Hilfe des früher beschriebenen virialen Realgasansatzes ermittelt und ausgegeben. Zudem wird von dem Temperaturmesselement 13 das gemessene, analoge Temperatursignal Tanaiog auch direkt ausgegeben.
Die Messeinrichtung 1 stellt eine geschlossene, fluiddichte Einheit dar, in der das Temperaturmesselement 13, der Druckaufnehmer 15 und die Verarbeitungsvorrichtung 16 im Wesentlichen koaxial zueinander so angeordnet sind, dass das Temperaturmesselement 13 bezüglich der Isolierkammer 2 in der Messkammer 12 vor dem Druckaufnehmer 15 und dieser wiederum vor der Verarbeitungsvorrichtung 16 angeordnet sind. Diese innere Anordnung in der Messeinrichtung 1 ist durch einen thermisch isolierenden Mantel 17 gegen äußere thermische Einflüsse isoliert. Der thermisch isolierende Mantel 17 kann aus einem Dämmstoff, wie z.B. einem thermisch isolierenden Kunststoffschäum bestehen.
Fig. 2 zeigt schematisch eine der Messeinrichtung 1 nachgelagerte Steuerungsvorrichtung 3, die eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) beinhaltet und bei der die von der Messeinrichtung 1 ausgegebenen analogen Temperatur- und Dichtesignale panaiog, Tanaiog als Eingangssignale verwendet werden. In der
Steuerungsvorrichtung 3 werden die analogen Ausgangssignale Panaiog, Tanaiog der Messeinrichtung 1 in einem Analog-Digital- Wandler 4 zu digitalen Signalen Pdigitai/ Tdigitai umgewandelt. Die digitalen Signale Pdigitai/ Tdigitai werden in einem Speicher 5 zwischengespeichert und als Datenpaket über eine Kommunikationsschnittstelle 6 bidirektional weiterkommuniziert, z.B. an einem Server, wobei die weiterkommunizierten Signale letztendlich zur Erstellung einer Trendkurve durch eine Auswertesoftware dienen. Die Steuerung stellt für bestimmte voreingestellte Dichtewerte programmierbare Alarmkontakte Ai, A2, A3 etc. bereit, um ein kritisches Absinken der SFε-Gasdichte anzuzeigen. Des Weiteren kann der aktuell gemessene Füllstand über eine zusätzliche Display-Anzeige 7 als Ist-Wert direkt an bzw. in der Nähe der Isolierkammer 2 angezeigt werden.
Fig. 3 zeigt verschiedene mögliche Arten der Datenfernübertragung der von der Messeinrichtung 1 in der Isolierkammer 2 gemessenen und von der
Steuerungsvorrichtung 3 weiterverarbeiteten Signale an eine Auswerteeinrichtung 8, die die Auswertesoftware ausführt. Im Fall A von Fig. 3 werden die von der
Steuerungseinrichtung 3 ausgehenden Informationen direkt an die Auswerteeinrichtung 8 übertragen, z.B. über eine feste, unterirdische Leitung. Im Fall B von Fig. 3 werden die von der Steuerungseinrichtung 3 ausgehenden Informationen per Funkübertragung an die Auswerteeinrichtung 8 übertragen. Im Fall C von Fig. 3 werden die von der Steuerungseinrichtung 3 ausgehenden Informationen per Funk in ein Rechnernetzwerk, wie z.B. das Internet (world wide web) eingespeist und über einen Server 9 an die Auswerteeinrichtung 8 übermittelt.
In Fig. 4 ist ein Dichteverlauf der SF6-Gasfüllmenge über die Zeit t in einem Diagramm gezeigt. In dieser Ansicht entspricht der Abstand zwischen 2 Strichen auf der Zeitachse einem Tag. Dabei kann man erkennen, wie sich die Dichte p über den Tag hinweg durch bspw. ein Aufwärmen der Isolierkammer 2 verändert. Aus diesem Diagramm ist klar zu erkennen, dass das auf Normwerte umgerechnete Füllvolumen V stark von einer Temperatur in der Isolierkammer 2 und damit von einer SF6-Gastemperatur abhängig ist.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, dass einen temperaturkompensierten Verlauf der SF6-Gasdichte p der einzelnen Messungen über die Zeit t angibt. Dazu wird die SF6-Gastemperatur zu jeder Messung als Kompensationsfaktor verrechnet, um die temperaturbedingte Volumenausdehnung der Isolierkammer 2 zu kompensieren. Der Trend der SFε- Gasdichte p ist in dem Diagramm ebenfalls gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass die Trendlinie leicht nach unten geneigt ist und sich einem minimalen Grenzwert Min. langsam annähert. Bei Erreichen des minimalen Grenzwerts Min. kann bspw. von der Auswerteeinrichtung 8 eine akustische oder visuelle Warnung an einen Anwender ausgegeben werden, so dass Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Zudem kann bspw. die Display-Anzeige 7 ein visuelles Signal direkt vor Ort in der Nähe der Isolierkammer 2 an einen Anwender, wie z.B. Wartungspersonal ausgeben. In dem Diagramm von Fig. 6 ist eine vorbestimmte Ist- Kennlinie und die entsprechende Soll-Kennlinie der Messeinrichtung 1 angibt. Aus diesen Kennlinien kann ein Signalunterschied Δ bestimmt werden, um den sich der Ist- Verlauf der SFβ-Gasdichte p im Vergleich zum Soll-Verlauf verändert hat.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Messeinrichtung (1) zum Bestimmen der Füllmenge eines SF6-Gases in einer Isolierkammer (2), mit einem Druckaufnehmer (15), einem Temperaturmesselement (13) und einer Verarbeitungsvorrichtung (16) zur Bestimmung der Füllmenge des SF6-Gases aus dem Druckmesswert und dem zugehörigen Temperaturmesswert, wobei die Messeinrichtung (1) eine Öffnung der Isolierkammer (2) verschließend angeordnet ist und sowohl der Druckaufnehmer (15) als auch das Temperaturmesselement (13) direkt mit dem zu messenden SF6-GaS beaufschlagt sind.
2. Messeinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Temperaturmesselement (13) ein in die Messeinrichtung (1) gasdicht eingeglaster Temperatursensor (13) ist.
3. Messeinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Druckaufnehmer (15) eine Membran aufweist .
4. Messeinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Temperaturmesselement (13) in der Messeinrichtung (1) der Membran des Druckaufnehmers (15) in Richtung der Isolierkammer (2) vorgelagert angeordnet ist.
5. Messeinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (1) von einem thermisch isolierenden Mantel (17) umgeben ist.
6. Messeinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Isolierkammer (2) eine Hochspannungsschaltanlage ist, die mit SF6-Isoliergas gefüllt ist.
7. Messeinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (16) in der Messeinrichtung (1) dem Druckaufnehmer (15) und dem Temperaturmesselement (13) in Richtung der Isolierkammer (2) nachgelagert angeordnet ist und ein der Gasfüllmenge entsprechendes Signal ausgibt.
8. Messeinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (16), der Druckaufnehmer (15) und das Temperaturmesselement (13) in der Messeinrichtung (1) im Wesentlichen koaxial angeordnet sind.
9. Messeinrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die Messeinrichtung (1) zusätzlich zu dem der Gasfüllmenge entsprechenden Signal ein der Gastemperatur entsprechendes Signal ausgibt.
10. Messeinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ausgegebenen Signale analoge Signale sind und gemäß dem 4-20mA-Standard ausgegeben werden.
11. Verfahren zur Bestimmung der Füllmenge eines SFε-Gases in einer Isolierkammer (2), wobei eine Messeinrichtung (1) eine Öffnung der Isolierkammer (2) verschließt und einen Druckaufnehmer (15), ein Temperaturmesselement (13) und eine Verarbeitungsvorrichtung (16) aufweist; der Druckaufnehmer (15) eine Membran aufweist; die Membran des Druckaufnehmers (15) und das
Temperaturmesselement (13) direkt mit dem zu messenden
SF6-GaS beaufschlagt sind, und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Messen des Drucks des SF6-Gases durch den Druckaufnehmer (15);
Messen der Temperatur des SF6-Gases unmittelbar durch das Temperaturmesselement (13);
Bestimmen der Dichte des SF6-Gases aus dem Gasdruckmesswert und dem zugehörigen Gastemperatürmesswert;
Bestimmen der Füllmenge des SF6-Gases aus der Dichte des SF6-Gases;
Ausgeben eines der Füllmenge entsprechenden Signals;
Ausgeben eines zugehörigen, der Gastemperatur entsprechenden Signals; und
Ermitteln eines Trends zur Leckage der Isolierkammer (2) .
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein durch eine temperaturbedingte Volumenausdehnung der Isolierkammer (2) bedingter Fehler des der Füllmenge entsprechenden Signals unter Verwendung des zugehörigen, der Gastemperatur entsprechenden Signals kompensiert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 12, wobei bei dem Schritt des Bestimmens der Dichte des SFε-Gases ein virialer Realgasansatz herangezogen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der viriale Realgasansatz auf der allgemeinen Gasgleichung basiert, die mit einem Realgasfaktor ergänzt wird, wobei der Realgasfaktor mindestens eine mit einem Exponenten versehene Variable enthält, um eine Kurvenfunktion abzubilden, die dem realen Verhalten des SF6-Gases entspricht .
15. System zur Überwachung der Füllmenge eines SF6-Gases in einer Hochspannungskomponenten aufweisenden Isolierkammer (2), das eine Messeinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und eine Auswerteeinrichtung (8) zum Aufzeichnen des der Füllmenge entsprechenden Signals über die Zeit umfasst, wobei ein Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 verwendet wird, um einen Trend zur Leckage der Isolierkammer (2) zu bestimmen.
16. Überwachungssystem nach Anspruch 15, wobei die Signalübertragung an die Auswerteeinrichtung (8) durch Datenfernübertragungstechnik erfolgt .
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