WO2020193065A1 - Sensor arrangement and method - Google Patents

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WO2020193065A1
WO2020193065A1 PCT/EP2020/055237 EP2020055237W WO2020193065A1 WO 2020193065 A1 WO2020193065 A1 WO 2020193065A1 EP 2020055237 W EP2020055237 W EP 2020055237W WO 2020193065 A1 WO2020193065 A1 WO 2020193065A1
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WO
WIPO (PCT)
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sensor arrangement
fluid
electrically insulating
insulating fluid
container
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/055237
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German (de)
French (fr)
Inventor
Vasanth Shyam Sundar MUSUNURI
Andreas Wegener
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical 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
    • H02B13/0655—Means for detecting or reacting to mechanical or electrical defects through monitoring changes of gas properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • 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
    • H01H2033/567—Detection of decomposition products of the gas

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement
  • a sensor arrangement is known for example from the German Pa tentschrift DE 103 02 857 B3. There it is described that the sensor arrangement is designed as a flow rate measuring device in order to detect amounts of insulating gas introduced into a gas space and withdrawn from a gas space and to balance them. In order to make a statement about the state of the electrical insulation, it is not sufficient to monitor the amount of insulation gas introduced or withdrawn. In order to use insulating gases in the high and extremely high voltage range, they must be of high purity in order to guarantee a high level of electrical insulation strength over the long term. Due to their high purity, these gases are often particularly reactive and place increased demands on the barriers they contain.
  • the object of the invention is to provide a sensor arrangement which can reliably depict the state of an insulating fluid over long periods of operation.
  • this object is achieved in a sensor arrangement having a measuring electrode which is assigned to an insulating fluid to be tested in that the measuring electrode is connected to a reference electrode via a moisture-dispensing device.
  • insulating media are particularly preferred in the gaseous state.
  • insulating fluids are used in liquid form.
  • insulating oils or insulating esters can be used as electrically insulating media.
  • fluorine-containing insulating media in particular can be used in gaseous form.
  • fluoroketones, fluoroolefins, fluoronitriles, hexafluorides, in particular SF 6 and other fluorine-containing organic compounds can also be used.
  • electrically insulating fluids based on CCü or nitrogen for example so-called purified air or industrial air, can also be used.
  • the electrically insulating fluids should have stable electrical insulation strength over long periods of operation.
  • a sensor arrangement it is possible to detect characteristic features that represent the insulation strength. For example, impurities, decomposition products such as sulfur dioxide, hydrogen fluoride, water, carbon dioxide, carbon monoxide or other substances can be detected as indicators.
  • An electrically insulating fluid is advantageously used in electrical energy transmission devices in which the fluid washes around at least one phase conductor and thus ensures its electrical insulation.
  • the electrically insulating fluid is enclosed within a container (barrier).
  • the electrically insulating fluid can preferably be placed under an overpressure so that its insulation strength is additionally reinforced.
  • the container is preferably designed as a pressure vessel.
  • An electrically insulating fluid is preferably free of impurities, decomposition products, etc. within the container. Due to dielectric stress, e.g. B. through flashover phenomena such as arcs or partial discharges, external influences (temperature, radiation, etc.) as well as introduced impurities, however, reactions of the electrically insulating fluid can occur.
  • a sensor arrangement which is preferably arranged permanently on the electrical energy transmission device, components of the insulating fluid, contaminants, decomposition products, etc., which are characteristic of the electrical insulation strength are to be detected.
  • an SC ⁇ content within an insulating fluid, or a carbon monoxide content, etc. can be detected.
  • Such substances are characteristic of decomposition, for example of fluorohydric insulation fluids such.
  • B. sulfur hexafluoride By using a measuring electrode, the same can in particular be permanently / continuously exposed to the electrically insulating fluid. Due to the effect of the electrically insulating fluid, the measuring electrode can be subject to aging or "consumption". Aging can be shown, for example, by embrittlement of the measuring electrode.
  • the liquid-dispensing device can be supplied with moisture, i.e. water / H 2 O, to the measuring electrode.
  • the measuring electrode, the reference electrode and the liquid-dispensing device are part of a sensor element of the sensor arrangement. Electrical connection of the measuring electrode and reference electrode can cause a potential difference between the same
  • the measuring electrode can have a working electrode and a counter electrode, between which an electron flow is generated, in order to generate a potential difference.
  • the reference electrode can have a constant, in particular defined potential so that there is a reference value for determining the potential difference.
  • Another advantageous embodiment can provide that the sensor arrangement has a membrane.
  • Equipping the sensor arrangement with a membrane made it possible to let the insulating fluid to be tested pass through the membrane and to enrich the insulating fluid to be tested with a liquid.
  • the membrane can act as a liquid-dispensing device.
  • the liquid supports an electrochemical reaction in which, for example, carbon monoxide to carbon dioxide is oxidized or oxygen is reduced to water. Accordingly, there is a potential difference between the measuring electrode and the reference electrode, which can be recorded.
  • the membrane can be part of a sensor element.
  • Another advantageous embodiment can provide that the moisturizing device, in particular a membrane, is connected to a liquid reservoir.
  • the membrane or the moisture-dispensing device can be "replenished" during operation by providing a liquid reservoir. This creates an additional volume to achieve an extended service life of the sensor arrangement Possibility of arranging the moisture reservoir spatially distant from the moisturizing device or the membrane, so that a compact unit can be formed. It can also be provided that the moisture reservoir is refilled or replaced so that the possible service life of the sensor arrangement is extended can.
  • Another advantageous embodiment can provide that an electrolyte gel is arranged in the liquid reservoir.
  • An electrolyte in gel form has the advantage that the electrolyte is bound in the liquid reservoir. As a result, for example, undesired leakage of the electrolyte from the sensor arrangement is made more difficult. Furthermore, a gel form of an electrolyte exhibits relative movements, such as shocks and vibrations, increased resilience. The use of the sensor arrangement in different installation positions is also supported. The use of a polymer electrolyte is considered to be advantageous.
  • a further advantageous embodiment can provide that the sensor arrangement has an adapter piece for connection to a fluid line.
  • a sensor arrangement can advantageously be attached (for example flanged) to filling or draining lines (fluid lines) of an electrical energy transmission device.
  • different insulating fluids, etc. different connections are provided on such filling and emptying lines. This mechanically prevents mix-ups.
  • the adapter stub can be designed, for example, in such a way that the sensor arrangement has several receiving openings (connection flanges, coupling pieces, etc.), which optionally, in particular interlocked against one another, enable connection to a line. It can, however, also be provided that adapters with different receiving openings are alternately arranged on the sensor arrangement, so that only one type of line can be connected to the sensor arrangement via a respective adapter stub to be adapted.
  • an adapter stub zen has receiving openings for different pipe sockets.
  • the adapter stub can also have several receiving openings for different pipe stubs.
  • the receiving openings should advantageously be locked against one another, so that a simultaneous connection of pipe sockets to different receiving openings of the adapter socket is prevented. Locking can be achieved, for example, through an exchange take place from receiving openings. In this case, only one receiving opening remains on the adapter piece.
  • a receiving opening can be made available, for example, by an exchangeable adapter.
  • Another object of the invention is to provide an electrical energy transmission device having a phase conductor which is electrically insulated by means of an electrically insulating fluid arranged within a container.
  • the object is achieved in an electrical energy transmission device of the type mentioned above in that the electrical energy transmission device has a sensor arrangement according to one of the preceding embodiments.
  • An electrical energy transmission device is used to transmit electrical energy.
  • a phase conductor is energized, with a voltage difference driving an electrical current through the phase conductor.
  • An electrical insulation of the phase conductor is ensured by an electrically insulating fluid.
  • the phase conductor is at least partially arranged within a container.
  • the electrically insulating fluid is enclosed within the container and thus forms an electrically insulating medium which extends around the phase conductor.
  • metallic containers or electrically insulating containers or mixed forms with electrically insulating material and electrically conductive material have proven successful.
  • a line / tubing with a pipe socket is generally provided, to which a receiving opening of the sensor arrangement can be connected.
  • the sensor arrangement can also be connected to a filling and / or Emptying line / piping can be connected, via wel che a supply or removal of electrically insulating fluid in / from a container can take place. It is thus possible to equip existing electrical energy transmission devices with a sensor arrangement and to detect the electrically insulating fluid used there on existing systems.
  • Another object of the invention is to specify a suitable method for using a sensor arrangement.
  • a method for monitoring a phase conductor electrically insulating fluid enclosed within a container provides that a sensor arrangement detects the state of the electrically insulating fluid, in particular an SC ⁇ content, generates data on the state of the insulating fluid, which The generated data are processed directly in the sensor device and / or in a separate processing device and / or the generated data are processed in a computer cloud.
  • data about the state of the insulating fluid can be generated directly on the sensor arrangement.
  • generation can take place in such a way that a signal representing the state of the insulating gas (e.g. an electric current, a pulse, etc.) is generated.
  • the generation can include intermediate storage, generation of a data telegram, etc. on the state of the isolating fluid.
  • the generated data can already be processed in the sensor arrangement. For example, error corrections in the generated data can already take place here.
  • the generated data can be supplemented with additional information during processing, e.g. B. Location information functions, etc. Further processing or processing of the generated data can also take place on a separate processing unit.
  • a separate processing unit for example, computing capacities of separate gateways, which are used to transmit data generated by one or more sensor arrangements, can be used.
  • the generated data or already preprocessed generated data are processed in a processing unit, which are used, for example, to monitor or monitor other state variables of an electrical energy transmission device.
  • protective relays, programmable logic controllers or the like can be used to at least partially process the generated data further.
  • the generated data are processed in a computer cloud.
  • the use of a computer cloud means that it is hardly necessary to limit the computing power required. Complex calculations for processing the generated data can also be carried out in this way.
  • the processed data are displayed in a location-specific manner.
  • local coordinates can be linked depending on the installation location of a container or an electrical power transmission device. This makes it possible to map the processed data in a location-specific manner. For example, longitudes or latitudes can be specified in tabular form or other location coordinates for the processed data of the sensor arrangement.
  • a graphic representation is also made possible, the generated / processed data being shown, for example, in a graphic that is locally distributed.
  • the graphic can have a map, for example, so that a simplified visual perception of the processed data is possible. It can advantageously be provided that the processed data map recommendations for action.
  • a recommendation for action that is derived from the processed data can, for example, include a recommendation for a shutdown.
  • the method can advantageously be made by a computer program product which is executed in a data processing system when the program is running.
  • the process can be carried out on distributed computers (computer cloud).
  • provision can also be made for local computers or local computer combinations and networks to execute the program or individual method steps.
  • Figure 1 shows a partially cut-free electrical power
  • FIG. 2 shows a section through a sensor arrangement
  • FIG. 3 shows a wiring of electrodes of a sensor arrangement
  • FIG. 4 shows a first variant embodiment of a sensor arrangement
  • FIG. 5 shows a front view of an adapter stub
  • FIG. 6 shows the adapter stub known from FIG.
  • FIG. 7 shows the adapter stub known from FIG.
  • FIG. 8 shows the adapter stub known from FIG. 5 with a third receiving opening.
  • FIG. 1 a section of an electrical energy transmission device is shown, which is designed as a so-called pressure fluid-insulated electrical energy transmission device.
  • the electrical power transmission device has a capsule housing, which has several containers 1, 2, 3.
  • a first container 1, a second container 2 and a third container 3 are shown in FIG.
  • a connection flange 4 is arranged on the first container 1, on which a so-called open-air duct 5 is arranged in a fluid-tight manner.
  • the outdoor bushing 5 forms an electrically isolating section in a barrier formed by the containers 1, 2, 3.
  • the first container 1 as well as the second loading container 2 and the third container 3 are each formed essentially rotationally symmetrical and aligned with a longitudinal axis 6 coaxially.
  • a first end face of the first loading container 1 is closed, whereas a second end face of the second container 2 is provided with a connection flange to which a connection flange of a first end face of the second container 2 is flanged fluid-tight.
  • a second end face of the second container 2 is also equipped with a connecting flange on which a connecting flange of a first end face of the third container 3 is flanged.
  • a disk insulator 7 is inserted between the connecting flanges of the second end face of the second container 2 and the first end face of the third container 3 .
  • the disk insulator 7 allows a phase conductor 8 to pass fluid-tight from the interior of the second container 2 into the interior of the third container 3, a fluid-tight barrier being formed by the disk insulator 7 between the second container 2 and the third container 3.
  • a fluid receiving space in the interior of the first and the second container 1, 2 is separated from a fluid receiving space of the third container 3.
  • the phase conductor 8 is led out into the external environment of the electrical energy transmission device via the outdoor bushing 5, so that electrical contacting of the phase conductor 8, for example with an outdoor line, can be made there. Via the outdoor bushing 5, the phase conductor 8 extends through the fluid-tight barrier of the capsule housing or the first container 1 first into the interior of the first container 1. There is a first isolating switch 9 arranged, by means of which a separation of the phase conductor 8 within of the first container 1 can be done.
  • a circuit breaker 10 is arranged downstream in the second container 2. Subsequently in the course of the phase conductor 8, a second disconnector 11 is arranged in the third container 3. Flanked by the first disconnector 9 and the second disconnector 11, the circuit breaker 10 is arranged in series between the two disconnectors 9, 11.
  • the phase conductor 8 extends further through the third container 3 and can be provided with further switching, measuring devices, etc. there.
  • the first disconnector 9 and the circuit breaker 10 are in the common fluid receiving space (gas space) of the first and the second container 1, 2 arranged.
  • the second isolating switch 11 is arranged in the fluid receiving space (gas space) of the third container 3.
  • the containers 1, 2, 3 are filled with an electrically insulating fluid, preferably in gas form.
  • an electrically insulating fluid preferably in gas form.
  • This can be, for example, an organofluoride compound such as sulfur hexafluoride, fluoroketone, fluoronitrile, fluoroolefin or a nitrogen- or carbon dioxide-based fluid.
  • the electrically insulating fluid can be under excess pressure, so that a pressure fluid insulation is given.
  • bil det the electrically insulating fluid which is arranged within the container 1, 2, 3, an electrical insulation layer around the phase conductor 8 and possibly also around or within the disconnector 9, 11 or the circuit breaker 10.
  • the electrical insulating fluid can also be used, for example, as an arc extinguishing agent in the circuit breaker 10 and / or in the disconnectors 9, 11.
  • the disk insulator 7 which is used to mechanically hold and support the phase conductor 8 and also the disconnectors 9, 11 or the circuit breaker 10 connected to it.
  • the fluid receiving space which is delimited by the first and the second container 1, 2, is provided with a first piping (fluid line) 12.
  • the fluid receiving space, which is delimited by the third container 3, is provided with a second piping (fluid line) 13.
  • the pipes 12, 13 form a fluid-tight channel from the respective fluid receiving space to a location on the electrical energy transmission device, which is preferably easily accessible, so that service work such as fluid filling of the respective fluid receiving space via the piping 12, 13 can easily be carried out.
  • Via the piping 12, 13 a filling and emptying of the respective fluid receiving spaces with / of fluid is possible before given.
  • the electrically isolating fluids can also be sampled via the piping 12, 13.
  • Verroh ments 12, 13 can be used to monitor the electrical insulating fluid or the state of the electrically insulating fluid.
  • a sensor arrangement 14 can have various types of structures. For example, the state of the insulating gas with regard to pressure, temperature, density, humidity, SO2, carbon monoxide, etc. can be monitored.
  • the structure of a sensor arrangement 14 is shown by way of example in FIG.
  • the sensor arrangement 14 is set up, for example, to send SO2 preferably within an electrically insulating fluoride-based fluid, e.g. B. to detect sulfur hexafluoride.
  • the sensor arrangement 14 has a connection 15 via which the insulating fluid to be monitored can be supplied.
  • a membrane can be attached in the course of the connection 15. be in order.
  • the connection 15 is provided with an adapter stub 16, by means of which the sensor arrangement 14 can be flanged to a connection flange of a piping 12, 13.
  • the structure and use of the adapter stub 16 is described in more detail below with reference to FIGS. 5, 6, 7 and 8.
  • the sensor arrangement 14 has a fluid-tight housing in order to prevent volatilization of the electrically insulated fluid to be monitored.
  • a measuring electrode 17 and a reference electrode 18 are arranged within the housing.
  • the measuring electrode 17 and the reference electrode 18 are flat and are connected to one another via a liquid-dispensing device 19.
  • the liquid-dispensing device 19 is preferably formed in the form of a membrane which is impregnated with an electrolyte.
  • an electron flow takes place via the electrolyte, which is an image of the state of the electrically insulating fluid. So z. B.
  • a liquid reservoir 20 is arranged surrounded by the housing of the sensor arrangement 14. This liquid reservoir 20 is connected to the liquid-dispensing device 19 via a line 21 so that, depending on the saturation of the liquid-dispensing device 19, it can be re-soaked.
  • the electrolyte is preferably present in the form of an electrolyte gel within the liquid reservoir 20, so that a preferably position-independent one Use of the sensor arrangement 14 is enabled.
  • the liquid reservoir 20 can also be formed separately from the sensor arrangement 14, so that this can also be used under operating conditions, for example. B. can be exchanged in the manner of a cartridge. This can, for example, also be achieved by designing the housing of the sensor arrangement 14 in that the liquid reservoir 20 is accommodated by the sensor arrangement 14 in the manner of a cartridge.
  • the measuring and reference electrodes 17, 18 and the liquid-dispensing device 19 form a sensor element 22. If necessary, the sensor element 22 can also include the liquid reservoir 20.
  • the sensor arrangement 14 can also be provided with corresponding measuring lines or measuring devices in order to control the measuring electrode 17 or the reference electrode 18.
  • storage devices can also be provided and / or a computing logic can be assigned to the sensor arrangement 14 in order to process the data generated by the measuring electrode 17 or the reference electrode 18.
  • the measuring electrode 17 is shown, which has a working electrode 17a and a counter electrode 17b. Between the working electrode 17a and the counterelectrode 17b, a further liquid-dispensing device 19a is arranged, which connects the working electrode 17a and the counterelectrode 17b to one another.
  • the liquid-dispensing device 19 and the further liquid-dispensing device 19a are connected to the same liquid reservoir 20 via the line 21.
  • a current can be driven to the counter electrode via the further liquid-dispensing device 19a.
  • a controllable voltage source is provided for this purpose.
  • the sensor voltage can be adjusted via the adjustable voltage source.
  • the reference electrode 18 remains at a constant electrical potential. By means of a comparator, the potential difference between the measuring electrode 17 (in particular the counter electrode 17b) and the reference electrode 18 can be determined. The potential difference changes proportionally to the state of the electrically insulating fluid (e.g. concentration of foreign substances).
  • FIG. 4 shows an example of a first alternative configuration of a sensor arrangement 14a.
  • the alternative embodiment of the sensor arrangement 14a again has a connection 15 on which an adapter stub 16 is arranged. It is thus possible to supply electrically insulating fluid to be monitored into the interior of the first alternative configuration of a sensor arrangement 14a.
  • Several sensor elements 22a, 22b, 22c are arranged within the housing provided for enclosing the electrically insulating fluid.
  • the sensor elements 22a, 22b, 22c can be constructed in different ways and each serve to sample different properties of the electrically insulating medium to be monitored.
  • a sensor element 22a, 22b, 22c can, for example, have the structure known from FIG.
  • the sensor elements 22a, 22b, 22c, for. B. detect moisture, foreign substances or other decomposition products, depending on the electrically insulating fluid used.
  • the data generated by the sensor elements 22a, 22b, 22c are processed, for example, directly on the sensor arrangement 14a.
  • a data memory 23 and a logic unit 24 are provided in order to process the generated data.
  • the generated data can also be processed in a computer cloud 25.
  • the computer cloud 25 has several decentralized computers, so that it can be assumed that there is sufficient computing capacity at any time in order to be able to process the data generated by the sensor arrangement 14, 14a.
  • a gateway (separate or integrated in the sensor arrangement) can be provided in order to format the data generated by the sensor arrangement 14, 14a in a specific protocol (preprocessing) and then in a separate processing unit and / or in a computer cloud 25 to process .
  • the adapter stub 16 makes it possible to connect the sensor arrangement 14, 14a to variously shaped interfaces (connecting flanges) egg ner piping 12, 13.
  • Various mechanically executed piping 12, 13 can be provided in order to fill the fluid receiving spaces on the electrical power transmission devices incorrectly avoid by certain electrically insulating fluids certain shapes of the interfaces len of the tubing 12, 13 are assigned.
  • an adapter stub 16 it is possible to attach the sensor arrangement 14, 14a with their corresponding sensor elements 22, 22a, 22b, 22c to various pipework 12, 13 in a simple manner.
  • the base plate 26a has a cross section corresponding to the cross section of the connection 15, so that the channel provided by the connection 15 extends into the base plate 26a.
  • the base plate 26a is provided with a pocket-like recess 27, into which different adapters 28a, 28b, 28c with different receiving openings can be inserted.
  • an end plate 29 is placed frontally on the base plate 26a.
  • the end plate 29 serves on the one hand to secure the respective adapter 28a, 28b, 28c in the pocket-like recess 27, so that the adapter 28a, 28b, 28c is prevented from moving out transversely to the cross section of the connection 15.
  • the adapter 28a, 28b, 28c can also be pressed axially by means of the end plate 29 so that it rests in a fluid-tight manner on the base plate 26a.
  • a fluid-tight connection of the connection 15 with the base plate 26a is advantageously provided from the opposite side, so that starting from the connection 15 through the multi-part base element 26 to the adapter 28a, 28b, 28c with its respective receiving opening, a continuation of the channel of the At circuit 15 is made possible in a fluid-tight manner.
  • FIG. 6 shows an adapter 28a which provides an essentially hollow cylindrical cross section of certain dimensions as a receiving opening. This gives the possibility of attaching coupling pieces of complementary shape to the adapter 28a.
  • FIG. 7 shows an adapter 28b which has a conical shape on the outer jacket side. Here, a corresponding shape complementary conical latestbil Detes coupling piece can be connected to the receiving opening.
  • FIG. 8 shows an adapter 28c which is similar to the adapter 28a of FIG. However, a groove is provided on the end face here, so that a coupling piece of corresponding shape can be placed on the receiving opening.

Abstract

A sensor arrangement (14, 14a) has a measurement electrode (17) which is assigned to an electrically insulating fluid to be tested. A reference electrode (18) is also provided, wherein the measurement electrode (17) and the reference electrode (18) are connected to one another via a fluid-dispensing device (19). The sensor arrangement (14, 14a) is arranged on an electric energy transmission device.

Description

Beschreibung description
Sensoranordnung sowie Verfahren Sensor arrangement and method
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung The invention relates to a sensor arrangement
Eine Sensoranordnung ist beispielsweise aus der deutschen Pa tentschrift DE 103 02 857 B3 bekannt. Dort ist beschrieben, dass die Sensoranordnung als Durchflussmengenmessgerät ausge bildet ist, um in einen Gasraum eingebrachte sowie aus einem Gasraum entnommene Isoliergasmengen zu erfassen und diese zu saldieren. Um eine Aussage über den Zustand der elektrischen Isolation zu treffen, ist ein Überwachen von eingebrachten bzw. entnommenen Isoliergasmengen nicht ausreichend. Um Iso liergase auch im Hoch- und Höchstspannungsbereich einzuset zen, müssen diese eine hohe Reinheit aufweisen, um dauerhaft eine hohe elektrische Isolationsfestigkeit zu gewährleisten. Aufgrund ihrer hohen Reinheit sind diese Gase oftmals beson ders reaktionsfreudig und stellen erhöhte Anforderungen an die sie einschließenden Barrieren. A sensor arrangement is known for example from the German Pa tentschrift DE 103 02 857 B3. There it is described that the sensor arrangement is designed as a flow rate measuring device in order to detect amounts of insulating gas introduced into a gas space and withdrawn from a gas space and to balance them. In order to make a statement about the state of the electrical insulation, it is not sufficient to monitor the amount of insulation gas introduced or withdrawn. In order to use insulating gases in the high and extremely high voltage range, they must be of high purity in order to guarantee a high level of electrical insulation strength over the long term. Due to their high purity, these gases are often particularly reactive and place increased demands on the barriers they contain.
Daher ergibt sich als Aufgabe der Erfindung, eine Sensoran ordnung anzugeben, welche über lange Betriebszeiträume zuver lässig den Zustand eines Isolierfluides abbilden kann. Therefore, the object of the invention is to provide a sensor arrangement which can reliably depict the state of an insulating fluid over long periods of operation.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Sensoranordnung, aufweisend eine Messelektrode, welche einem zu prüfenden Iso lierfluid zugeordnet ist, dadurch gelöst, dass die Messelekt rode mit einer Referenzelektrode über eine feuchtigkeitsspen dende Einrichtung verbunden ist. According to the invention, this object is achieved in a sensor arrangement having a measuring electrode which is assigned to an insulating fluid to be tested in that the measuring electrode is connected to a reference electrode via a moisture-dispensing device.
Als elektrisch isolierende Fluide sind Isoliermedien insbe sondere im gasförmigen Zustand bevorzugt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Isolierfluide in flüssiger Form Verwen dung finden. Als elektrisch isolierende Medien können bei spielsweise Isolieröle oder Isolierester zum Einsatz kommen. Es können aber auch fluorhaltige Isoliermedien, insbesondere in Gasform verwendet werden. Beispielsweise eigenen sich da für Fluorketone, Fluorolefine, Fluornitrile, Hexafluoride, insbesondere SF6 sowie andere fluorhaltige organische Verbin dungen. Darüber hinaus können jedoch auch elektrisch isolie rende Fluide auf CCü-Basis oder Stickstoffbasis, beispiels weise so genannte gereinigte Luft oder industrielle Luft Ver wendung finden. Unabhängig von der stofflichen Zusammenset zung der elektrisch isolierenden Fluide sollen diese über lange Betriebszeiträume eine stabile elektrische Isolations festigkeit aufweisen. Mittels einer Sensoranordnung ist es möglich, charakteristische Merkmale, welche die Isolations festigkeit repräsentieren, zu detektieren. Beispielsweise können als Indikator Verunreinigungen, Zersetzungsprodukte, wie beispielsweise Schwefeldioxid, Fluorwasserstoff, Wasser, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder andere Stoffe detektiert werden . As electrically insulating fluids, insulating media are particularly preferred in the gaseous state. However, it can also be provided that insulating fluids are used in liquid form. For example, insulating oils or insulating esters can be used as electrically insulating media. But it can also contain fluorine-containing insulating media, in particular can be used in gaseous form. For example, there are suitable applications for fluoroketones, fluoroolefins, fluoronitriles, hexafluorides, in particular SF 6 and other fluorine-containing organic compounds. In addition, however, electrically insulating fluids based on CCü or nitrogen, for example so-called purified air or industrial air, can also be used. Regardless of the material composition of the electrically insulating fluids, these should have stable electrical insulation strength over long periods of operation. Using a sensor arrangement, it is possible to detect characteristic features that represent the insulation strength. For example, impurities, decomposition products such as sulfur dioxide, hydrogen fluoride, water, carbon dioxide, carbon monoxide or other substances can be detected as indicators.
Ein elektrisch isolierendes Fluid ist vorteilhafterweise in Elektroenergieübertragungseinrichtungen genutzt, in welchen das Fluid zumindest einen Phasenleiter umspült und so dessen elektrische Isolation sichert. Das elektrisch isolierende Fluid ist dabei innerhalb eines Behälters (Barriere) einge schlossen. Bevorzugt kann das elektrisch isolierende Fluid unter einen Überdruck gesetzt werden, so dass dessen Isolati onsfestigkeit zusätzlich verstärkt wird. Bevorzugt ist der Behälter als Druckbehälter ausgebildet. Ein elektrisch iso lierendes Fluid liegt bevorzugt frei von Verunreinigungen, Zersetzungsprodukten usw. innerhalb des Behälters vor. Auf grund von dielektrischer Beanspruchung, z. B. durch Über schlagserscheinungen wie Lichtbögen oder Teilentladungen, Einwirkungen von außen (Temperatur, Strahlung usw.) sowie eingebrachte Verunreinigungen kann es jedoch zu Reaktionen des elektrisch isolierenden Fluids kommen. Mittels einer Sen soranordnung, die bevorzugt dauerhaft an der Elektroenergie übertragungseinrichtung angeordnet ist, können Komponenten des Isolierfluids, Verunreinigungen, Zersetzungsprodukte usw. die charakteristisch für die elektrische Isolationsfestigkeit sind, detektiert werden. Beispielsweise kann ein SC^-Gehalt innerhalb eines Isolierfluides, oder auch ein Kohlenmono xidgehalt usw. detektiert werden. Derartige Stoffe sind cha rakteristisch für Zersetzungen, beispielsweise von fluorhal tigen Isolationsfluiden, wie z. B. Schwefelhexafluorid. Durch die Nutzung einer Messelektrode kann dieselbe insbesondere dauerhaft/kontinuierlich dem elektrisch isolierenden Fluid ausgesetzt sein. Aufgrund der Wirkung des elektrisch isolie renden Fluids kann die Messelektrode dabei einer Alterung bzw. einem „Verbrauch" unterliegen. Eine Alterung kann sich beispielsweise in einem Verspröden der Messelektrode zeigen. Durch die Nutzung einer Referenzelektrode und einem Verbinden der Messelektrode sowie der Referenzelektrode über eine flüs sigkeitsspendende Einrichtung kann der Messelektrode Feuch tigkeit, also Wasser/H20 zugeführt werden. Die Messelektrode, die Referenzelektrode und die flüssigkeitsspendende Einrich tung sind Teil eines Sensorelementes der Sensoranordnung. Durch eine elektrische Beschaltung von Messelektrode und Re ferenzelektrode kann eine Potentialdifferenz zwischen densel ben hervorgerufen werden. Gegebenenfalls kann die Messelekt rode zur Erzeugung einer Potentialdifferenz eine Arbeits elektrode und eine Gegenelektrode aufweisen, zwischen welchen ein Elektronenfluss erzeugt wird. Die Referenzelektrode kann ein konstantes, insbesondere definiertes Potential aufweisen, so dass eine Bezugsgröße zur Ermittlung der Potentialdiffe renz vorliegt. An electrically insulating fluid is advantageously used in electrical energy transmission devices in which the fluid washes around at least one phase conductor and thus ensures its electrical insulation. The electrically insulating fluid is enclosed within a container (barrier). The electrically insulating fluid can preferably be placed under an overpressure so that its insulation strength is additionally reinforced. The container is preferably designed as a pressure vessel. An electrically insulating fluid is preferably free of impurities, decomposition products, etc. within the container. Due to dielectric stress, e.g. B. through flashover phenomena such as arcs or partial discharges, external influences (temperature, radiation, etc.) as well as introduced impurities, however, reactions of the electrically insulating fluid can occur. By means of a sensor arrangement, which is preferably arranged permanently on the electrical energy transmission device, components of the insulating fluid, contaminants, decomposition products, etc., which are characteristic of the electrical insulation strength are to be detected. For example, an SC ^ content within an insulating fluid, or a carbon monoxide content, etc. can be detected. Such substances are characteristic of decomposition, for example of fluorohydric insulation fluids such. B. sulfur hexafluoride. By using a measuring electrode, the same can in particular be permanently / continuously exposed to the electrically insulating fluid. Due to the effect of the electrically insulating fluid, the measuring electrode can be subject to aging or "consumption". Aging can be shown, for example, by embrittlement of the measuring electrode. By using a reference electrode and connecting the measuring electrode and the reference electrode via a fluid The liquid-dispensing device can be supplied with moisture, i.e. water / H 2 O, to the measuring electrode. The measuring electrode, the reference electrode and the liquid-dispensing device are part of a sensor element of the sensor arrangement. Electrical connection of the measuring electrode and reference electrode can cause a potential difference between the same If necessary, the measuring electrode can have a working electrode and a counter electrode, between which an electron flow is generated, in order to generate a potential difference. The reference electrode can have a constant, in particular defined potential so that there is a reference value for determining the potential difference.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Sensoranordnung eine Membran aufweist. Another advantageous embodiment can provide that the sensor arrangement has a membrane.
Eine Ausstattung der Sensoranordnung mit einer Membran ermög licht es, das zu prüfende Isolierfluid durch die Membran hin durchtreten zu lassen und dabei auch eine Anreicherung des zu prüfenden Isolierfluids mit einer Flüssigkeit vorzunehmen.Equipping the sensor arrangement with a membrane made it possible to let the insulating fluid to be tested pass through the membrane and to enrich the insulating fluid to be tested with a liquid.
Die Membran kann als flüssigkeitsspendende Einrichtung die nen. Die Flüssigkeit unterstützt dabei eine elektrochemische Reaktion, in der beispielsweise Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert wird oder Sauerstoff zu Wasser reduziert wird. Ent sprechend stellt sich eine Potentialdifferenz zwischen Mes selektrode und Referenzelektrode ein, welcher erfasst werden kann. Die Membran kann Teil eines Sensorelementes sein. The membrane can act as a liquid-dispensing device. The liquid supports an electrochemical reaction in which, for example, carbon monoxide to carbon dioxide is oxidized or oxygen is reduced to water. Accordingly, there is a potential difference between the measuring electrode and the reference electrode, which can be recorded. The membrane can be part of a sensor element.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die feuchtigkeitsspendende Einrichtung, insbesondere eine Membran mit einem Flüssigkeitsreservoir verbunden ist. Another advantageous embodiment can provide that the moisturizing device, in particular a membrane, is connected to a liquid reservoir.
Im Interesse der universellen Verwendbarkeit der Sensoranord nung ist deren Größe zu beschränken, so dass die Sensoranord nung möglichst frei wählbar an verschiedenen Orten einer Elektroenergieübertragungseinrichtung zum Einsatz gelangen kann. Aufgrund der erforderlichen langfristigen Einsatznot wendigkeit der Sensoranordnung kann durch das Vorsehen eines Flüssigkeitsreservoirs die Membran bzw. die feuchtigkeits spendende Einrichtung während des Betriebes „nachgetränkt" werden. So ist ein zusätzliches Volumen geschaffen, um eine verlängerte Lebensdauer der Sensoranordnung zu erzielen. Wei terhin besteht die Möglichkeit, das Feuchtigkeitsreservoir räumlich distanziert von der feuchtigkeitsspendenden Einrich tung bzw. der Membran anzuordnen, so dass eine kompakte Ein heit gebildet werden kann. Weiter kann vorgesehen sein, das Feuchtigkeitsreservoir erneut zu befüllen oder auszutauschen, so dass die mögliche Betriebsdauer der Sensoranordnung ver längert werden kann. In the interest of the universal usability of the sensor arrangement, its size must be limited so that the sensor arrangement can be used as freely as possible at different locations of an electrical energy transmission device. Due to the need for long-term use of the sensor arrangement, the membrane or the moisture-dispensing device can be "replenished" during operation by providing a liquid reservoir. This creates an additional volume to achieve an extended service life of the sensor arrangement Possibility of arranging the moisture reservoir spatially distant from the moisturizing device or the membrane, so that a compact unit can be formed. It can also be provided that the moisture reservoir is refilled or replaced so that the possible service life of the sensor arrangement is extended can.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in dem Flüssigkeitsreservoir ein Elektrolytgel angeordnet ist . Another advantageous embodiment can provide that an electrolyte gel is arranged in the liquid reservoir.
Ein Elektrolyt in Gelform weist den Vorteil auf, dass eine Bindung des Elektrolyts im Flüssigkeitsreservoir erfolgt. Dadurch ist beispielsweise ein unerwünschtes Austreten des Elektrolyts aus der Sensoranordnung erschwert. Weiterhin weist eine Gelform eines Elektrolyts bei Relativbewegungen, wie beispielsweise Erschütterungen und Vibrationen eine er- höhte Widerstandsfähigkeit auf. Weiterhin wird die Verwendung der Sensoranordnung in verschiedenen Einbaulagen unterstützt. Als vorteilhaft ist die Verwendung eines Polymerelektrolytes einzuschätzen . An electrolyte in gel form has the advantage that the electrolyte is bound in the liquid reservoir. As a result, for example, undesired leakage of the electrolyte from the sensor arrangement is made more difficult. Furthermore, a gel form of an electrolyte exhibits relative movements, such as shocks and vibrations, increased resilience. The use of the sensor arrangement in different installation positions is also supported. The use of a polymer electrolyte is considered to be advantageous.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Sensoranordnung einen Adapterstutzen zum Anschluss an ei ne Fluidleitung aufweist. A further advantageous embodiment can provide that the sensor arrangement has an adapter piece for connection to a fluid line.
Eine Sensoranordnung kann vorteilhafterweise an Füll- bzw. Entleerungsleitungen (Fluidleitungen) einer Elektroenergie übertragungseinrichtung angesetzt (z. B. angeflanscht) wer den. Je nach System, nach unterschiedlichen Isolierfluiden usw. sind verschiedene Anschlüsse an derartigen Befüll- und Entleerungsleitungen vorgesehen. Dadurch sind Verwechselungen mechanisch verhindert. Durch die Nutzung eines Adapterstut zens können verschiedene Fluidleitungen mit der Sensoranord nung gekoppelt werden. Der Adapterstutzen kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die Sensoranordnung über mehre re Aufnahmeöffnungen (Anschlussflansche, Kuppelstücke etc.) verfügt, die wahlweise, insbesondere gegeneinander verrie gelt, ein Anschließen an eine Leitung ermöglicht. Es kann je doch auch vorgesehen sein, dass Adapter mit verschiedenen Aufnahmeöffnungen wechselweise an der Sensoranordnung ange ordnet sind, so dass stets nur eine Art von Leitung mit der Sensoranordnung über einen jeweils anzupassenden Adapterstut zen angeschlossen werden kann. A sensor arrangement can advantageously be attached (for example flanged) to filling or draining lines (fluid lines) of an electrical energy transmission device. Depending on the system, different insulating fluids, etc., different connections are provided on such filling and emptying lines. This mechanically prevents mix-ups. By using an adapter stub different fluid lines can be coupled with the sensor arrangement. The adapter stub can be designed, for example, in such a way that the sensor arrangement has several receiving openings (connection flanges, coupling pieces, etc.), which optionally, in particular interlocked against one another, enable connection to a line. It can, however, also be provided that adapters with different receiving openings are alternately arranged on the sensor arrangement, so that only one type of line can be connected to the sensor arrangement via a respective adapter stub to be adapted.
Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Adapterstut zen Aufnahmeöffnungen für abweichende Rohrstutzen aufweist. It can advantageously be provided that an adapter stub zen has receiving openings for different pipe sockets.
Der Adapterstutzen kann auch mehrere Aufnahmeöffnungen für abweichende Rohrstutzen aufweisen. Die Aufnahmeöffnungen sollten dabei vorteilhafterweise gegeneinander verriegelt sein, so dass ein zeitgleiches Anschließen von Rohrstutzen an verschiedene Aufnahmeöffnungen des Adapterstutzens verhindert ist. Ein Verriegeln kann beispielsweise durch einen Austausch von Aufnahmeöffnungen erfolgen. In diesem Fall verbleibt je weils nur eine Aufnahmeöffnung am Adapterstutzen. Eine Auf nahmeöffnung kann beispielsweise durch einen wechselbaren Adapter zur Verfügung gestellt werden. The adapter stub can also have several receiving openings for different pipe stubs. The receiving openings should advantageously be locked against one another, so that a simultaneous connection of pipe sockets to different receiving openings of the adapter socket is prevented. Locking can be achieved, for example, through an exchange take place from receiving openings. In this case, only one receiving opening remains on the adapter piece. A receiving opening can be made available, for example, by an exchangeable adapter.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektroener gieübertragungseinrichtung aufweisend einen Phasenleiter, welcher mittels eines innerhalb eines Behälters angeordneten elektrisch isolierenden Fluids elektrisch isoliert ist, anzu geben . Another object of the invention is to provide an electrical energy transmission device having a phase conductor which is electrically insulated by means of an electrically insulating fluid arranged within a container.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Elektroenergie übertragungseinrichtung der vorstehend genannten Art dadurch gelöst, dass die Elektroenergieübertragungseinrichtung eine Sensoranordnung nach einer der vorhergehenden Ausführungen aufweist . According to the invention, the object is achieved in an electrical energy transmission device of the type mentioned above in that the electrical energy transmission device has a sensor arrangement according to one of the preceding embodiments.
Eine Elektroenergieübertragungseinrichtung dient einer Über tragung elektrischer Energie. Dazu wird ein Phasenleiter un ter Spannung gesetzt, wobei eine Spannungsdifferenz einen elektrischen Strom durch den Phasenleiter treibt. Eine elekt rische Isolation des Phasenleiters wird dabei durch ein elektrisch isolierendes Fluid sichergestellt. Um ein Ver flüchtigen des elektrisch isolierenden Fluids zu verhindern, ist der Phasenleiter zumindest teilweise innerhalb eines Be hälters angeordnet. Das elektrisch isolierende Fluid ist in nerhalb des Behälters eingeschlossen und bildet so ein elektrisch isolierendes Medium, welches sich um den Phasen leiter herum erstreckt. Als Behälter haben sich beispielswei se metallische Behälter oder elektrisch isolierende Behälter oder Mischformen mit elektrisch isolierendem Material und elektrisch leitendem Material bewährt. Um das elektrisch iso lierende Fluid in das Innere der Behälter einzufüllen bzw. aus diesem zu entnehmen, ist im Allgemeinen eine Leitung/Ver rohrung mit einem Rohrstutzen vorgesehen, an welchem eine Aufnahmeöffnung der Sensoranordnung anschließbar ist. Vor teilhaft kann die Sensoranordnung auch an eine Füll- und/oder Entleerungsleitung/Verrohrung angeschlossen werden, über wel che ein Zuführen oder Entnehmen von elektrisch isolierendem Fluid in einen/aus einem Behälter erfolgen kann. Somit ist die Möglichkeit gegeben, auch bestehende Elektroenergieüber tragungseinrichtungen mit einer Sensoranordnung auszustatten und auch an bestehenden Anlagen eine Detektion des dort ein gesetzten elektrisch isolierenden Fluids vorzunehmen. An electrical energy transmission device is used to transmit electrical energy. For this purpose, a phase conductor is energized, with a voltage difference driving an electrical current through the phase conductor. An electrical insulation of the phase conductor is ensured by an electrically insulating fluid. In order to prevent the electrically insulating fluid from volatilizing, the phase conductor is at least partially arranged within a container. The electrically insulating fluid is enclosed within the container and thus forms an electrically insulating medium which extends around the phase conductor. As a container, metallic containers or electrically insulating containers or mixed forms with electrically insulating material and electrically conductive material have proven successful. In order to fill the electrically insulating fluid into the interior of the container or to remove it from it, a line / tubing with a pipe socket is generally provided, to which a receiving opening of the sensor arrangement can be connected. Before geous, the sensor arrangement can also be connected to a filling and / or Emptying line / piping can be connected, via wel che a supply or removal of electrically insulating fluid in / from a container can take place. It is thus possible to equip existing electrical energy transmission devices with a sensor arrangement and to detect the electrically insulating fluid used there on existing systems.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein geeignetes Verfahren zum Einsatz einer Sensoranordnung anzugeben. Another object of the invention is to specify a suitable method for using a sensor arrangement.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung eines inner halb eines Behälters eingeschlossenen, einen Phasenleiter elektrisch isolierenden Fluids, sieht vor, dass eine Senso ranordnung den Zustand des elektrisch isolierenden Fluids, insbesondere einen SC^-Gehalt detektiert, Daten über den Zu stand des Isolierfluids generiert, die generierten Daten un mittelbar in der Sensoreinrichtung und/oder in einer separa ten Verarbeitungseinrichtung verarbeitet werden und/oder die generierten Daten in einer Rechnerwolke verarbeitet werden. A method according to the invention for monitoring a phase conductor electrically insulating fluid enclosed within a container provides that a sensor arrangement detects the state of the electrically insulating fluid, in particular an SC ^ content, generates data on the state of the insulating fluid, which The generated data are processed directly in the sensor device and / or in a separate processing device and / or the generated data are processed in a computer cloud.
Neben einer Erfassung (Detektion) des Zustandes eines elektrisch isolierenden Isolierfluides können Daten über den Zustand des Isolierfluids unmittelbar an der Sensoranordnung generiert werden. In einem einfachen Falle kann eine Generie rung derart erfolgen, dass ein den Zustand des Isoliergases abbildendes Signal (z. B. ein elektrischer Strom, ein Impuls usw.) generiert wird. Die Generierung kann je nach vorhande ner Sensoranordnung ein Zwischenspeichern, Erzeugen eines Da tentelegramms usw. zum Zustand des Isolierfluids beinhalten. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass lediglich eine Er zeugung von Daten zur Übertragung in der Sensoranordnung er folgt. Eine Verarbeitung der generierten Daten kann bereits in der Sensoranordnung erfolgen. So können beispielsweise Fehlerkorrekturen der generierten Daten bereits hier erfol gen. Die generierten Daten können bei einer Verarbeitung um weitere Informationen ergänzt werden, z. B. Standortinforma- tionen etc. Eine weitere Verarbeitung bzw. Bearbeitung der generierten Daten kann auch an einer separaten Verarbeitungs einheit erfolgen. Als separate Verarbeitungseinheit können beispielsweise Rechenkapazitäten von separaten Gateways, die zur Übertragung von generierten Daten einer oder mehrerer Sensoranordnungen dienen, eingesetzt werden. Es kann jedoch auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass die generierten Daten oder bereits vorverarbeiteten generierten Daten in einer Be arbeitungseinheit verarbeitet werden, die beispielsweise ei ner Überwachung oder eines Monitorings anderer Zustandsgrößen einer Elektroenergieübertragungseinrichtung dienen. Bei spielsweise können Schutzrelais, speicherprogrammierbare Steuerungen oder ähnliches verwendet werden, um die generier ten Daten zumindest teilweise weiter zu verarbeiten. Alterna tiv oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die generierten Daten in einer Rechnerwolke verarbeitet werden. Durch den Einsatz einer Rechnerwolke (cloud computing) ist eine Be schränkung der erforderlichen Rechenleistung kaum mehr not wendig. So können auch komplexe Berechnungen zur Verarbeitung der generierten Daten vorgenommen werden. In addition to a detection (detection) of the state of an electrically insulating insulating fluid, data about the state of the insulating fluid can be generated directly on the sensor arrangement. In a simple case, generation can take place in such a way that a signal representing the state of the insulating gas (e.g. an electric current, a pulse, etc.) is generated. Depending on the existing sensor arrangement, the generation can include intermediate storage, generation of a data telegram, etc. on the state of the isolating fluid. However, it can also be provided that only a generation of data for transmission in the sensor arrangement he follows. The generated data can already be processed in the sensor arrangement. For example, error corrections in the generated data can already take place here. The generated data can be supplemented with additional information during processing, e.g. B. Location information functions, etc. Further processing or processing of the generated data can also take place on a separate processing unit. As a separate processing unit, for example, computing capacities of separate gateways, which are used to transmit data generated by one or more sensor arrangements, can be used. However, it can also be advantageously provided that the generated data or already preprocessed generated data are processed in a processing unit, which are used, for example, to monitor or monitor other state variables of an electrical energy transmission device. For example, protective relays, programmable logic controllers or the like can be used to at least partially process the generated data further. Alternatively or in addition, it can be provided that the generated data are processed in a computer cloud. The use of a computer cloud (cloud computing) means that it is hardly necessary to limit the computing power required. Complex calculations for processing the generated data can also be carried out in this way.
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass die verarbei teten Daten ortsspezifiziert dargestellt werden. It can also be advantageously provided that the processed data are displayed in a location-specific manner.
Insbesondere beim Einsatz einer Rechnerwolke zur Verarbeitung der generierten Daten können je nach Aufstellort eines Behäl ters bzw. einer Elektroenergieübertragungseinrichtung Ortsko ordinaten verknüpft werden. Dadurch ist es möglich, die ver arbeiteten Daten ortsspezifisch abzubilden. Beispielsweise können zu den verarbeiteten Daten der Sensoranordnung Längen oder Breitengrade tabellarisch bzw. andere Ortungskoordinaten angegeben werden. Entsprechend ist auch eine graphische Dar stellung ermöglicht, wobei die generierten/verarbeiteten Da ten beispielsweise in einer Graphik örtlich verteilt darge stellt werden. Die Graphik kann beispielsweise eine Landkarte aufweisen, so dass eine vereinfachte visuelle Wahrnehmung der verarbeiteten Daten möglich ist. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die verarbeite ten Daten Handlungsempfehlungen abbilden. Particularly when using a computer cloud to process the generated data, local coordinates can be linked depending on the installation location of a container or an electrical power transmission device. This makes it possible to map the processed data in a location-specific manner. For example, longitudes or latitudes can be specified in tabular form or other location coordinates for the processed data of the sensor arrangement. Correspondingly, a graphic representation is also made possible, the generated / processed data being shown, for example, in a graphic that is locally distributed. The graphic can have a map, for example, so that a simplified visual perception of the processed data is possible. It can advantageously be provided that the processed data map recommendations for action.
Nach einer Verarbeitung der Daten können diese neben einer bloßen Zustandsabbildung auch aus diesem Zustand abgeleitete Handlungsempfehlungen enthalten. Somit ist es vereinfacht möglich, beispielsweise bei einem erkennbaren Trend rechtzei tig Warnmeldungen (Handlungsempfehlung) abzugeben, durch wel che Maßnahmen seitens des Nutzers ergriffen werden können. So ist es beispielsweise möglich, zustandsorientierte Wartungen auf Basis der verarbeiteten Daten auszulösen. Eine Handlungs empfehlung, die aus den verarbeiteten Daten abgeleitet wird, kann beispielsweise eine Empfehlung zu einer Außerbetriebset zung aufweisen. After the data have been processed, they can contain recommendations for action derived from this state in addition to a mere state mapping. This makes it possible, in a simplified manner, to issue warning messages (recommendation for action) in good time, for example in the event of a recognizable trend, by means of which measures can be taken by the user. For example, it is possible to trigger condition-based maintenance based on the processed data. A recommendation for action that is derived from the processed data can, for example, include a recommendation for a shutdown.
Vorteilhaft kann das Verfahren durch ein Computerprogrammpro dukt, welches bei Ablauf des Programms in einem Datenverar beitungssystem ausgeführt werden. Je nach Gestaltung des Com puterprogrammproduktes kann auf verteilten Rechnern (Rechner wolke) ein Ablauf des Verfahrens vorgenommen werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass lokale Rechner oder lokale Rechnerkombinationen und Netzwerke eine Ausführung des Pro grammes bzw. einzelner Verfahrensschritte vornehmen. The method can advantageously be made by a computer program product which is executed in a data processing system when the program is running. Depending on the design of the computer program product, the process can be carried out on distributed computers (computer cloud). However, provision can also be made for local computers or local computer combinations and networks to execute the program or individual method steps.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche matisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher be schrieben. Dabei zeigt die In the following, an embodiment of the invention is shown cally in a drawing and described in more detail below be. The
Figur 1 eine teilweise freigeschnittene Elektroenergie Figure 1 shows a partially cut-free electrical power
übertragungseinrichtung; die transmission device; the
Figur 2 einen Schnitt durch eine Sensoranordnung; die FIG. 2 shows a section through a sensor arrangement; the
Figur 3 eine Beschaltung von Elektroden einer Sensoranord nung; die Figur 4 eine erste Ausführungsvariante einer Sensoranord nung; die FIG. 3 shows a wiring of electrodes of a sensor arrangement; the FIG. 4 shows a first variant embodiment of a sensor arrangement; the
Figur 5 eine Frontansicht eines Adapterstutzens; die FIG. 5 shows a front view of an adapter stub; the
Figur 6 den aus der Figur 5 bekannten Adapterstutzen im FIG. 6 shows the adapter stub known from FIG
Querschnitt mit einer ersten Aufnahmeöffnung; die Cross section with a first receiving opening; the
Figur 7 den aus der Figur 5 bekannten Adapterstutzen im FIG. 7 shows the adapter stub known from FIG
Querschnitt mit einer zweiten Aufnahmeöffnung und die Cross section with a second receiving opening and the
Figur 8 den aus der Figur 5 bekannten Adapterstutzen mit einer dritten Aufnahmeöffnung. 8 shows the adapter stub known from FIG. 5 with a third receiving opening.
In der Figur 1 ist ein Abschnitt einer Elektroenergieübertra gungseinrichtung gezeigt, welche als so genannte druckfluid isolierte Elektroenergieübertragungseinrichtung ausgebildet ist. Die Elektroenergieübertragungseinrichtung weist ein Kap selungsgehäuse auf, welches mehrere Behälter 1, 2, 3 auf weist. In der Figur 1 sind ein erster Behälter 1, ein zweiter Behälter 2 sowie ein dritter Behälter 3 gezeigt. Am ersten Behälter 1 ist ein Anschlussflansch 4 angeordnet, an welchem fluiddicht eine so genannte Freiluftdurchführung 5 angeordnet ist. Die Freiluftdurchführung 5 bildet einen elektrisch iso lierenden Abschnitt in einer durch die Behälter 1, 2, 3 ge bildeten Barriere. Der erste Behälter 1 sowie der zweite Be hälter 2 und der dritte Behälter 3 sind jeweils im Wesentli chen rotationssymmetrisch ausgebildet und zu einer Längsachse 6 koaxial ausgerichtet. Eine erste Stirnseite des ersten Be hälters 1 ist verschlossen ausgebildet, wohingegen eine zwei te Stirnseite des zweiten Behälters 2 mit einem Verbindungs flansch versehen ist, an welchem ein Verbindungsflansch einer ersten Stirnseite des zweiten Behälters 2 fluiddicht ange flanscht ist. Eine zweite Stirnseite des zweiten Behälters 2 ist ebenfalls mit einem Verbindungsflansch ausgestattet, an welchem ein Verbindungsflansch einer ersten Stirnseite des dritten Behälters 3 angeflanscht ist. Während die Verbin dungsflansche der zweiten Stirnseite des ersten Behälters 1 sowie der ersten Stirnseite des zweiten Behälters 2 unmittel bar miteinander fluiddicht verbunden sind, ist zwischen den Verbindungsflanschen der zweiten Stirnseite des zweiten Be hälters 2 und der ersten Stirnseite des dritten Behälters 3 ein Scheibenisolator 7 eingefügt. Der Scheibenisolator 7 lässt einen Phasenleiter 8 von dem Inneren des zweiten Behäl ters 2 in das Innere des dritten Behälters 3 fluiddicht über treten, wobei zwischen dem zweiten Behälters 2 und dem drit ten Behälter 3 eine fluiddichte Barriere durch den Scheibe nisolator 7 gebildet ist. Dadurch ist ein Fluidaufnahmeraum im Innern des ersten sowie des zweiten Behälters 1, 2 von ei nem Fluidaufnahmeraum des dritten Behälters 3 separiert. In the figure 1 a section of an electrical energy transmission device is shown, which is designed as a so-called pressure fluid-insulated electrical energy transmission device. The electrical power transmission device has a capsule housing, which has several containers 1, 2, 3. A first container 1, a second container 2 and a third container 3 are shown in FIG. A connection flange 4 is arranged on the first container 1, on which a so-called open-air duct 5 is arranged in a fluid-tight manner. The outdoor bushing 5 forms an electrically isolating section in a barrier formed by the containers 1, 2, 3. The first container 1 as well as the second loading container 2 and the third container 3 are each formed essentially rotationally symmetrical and aligned with a longitudinal axis 6 coaxially. A first end face of the first loading container 1 is closed, whereas a second end face of the second container 2 is provided with a connection flange to which a connection flange of a first end face of the second container 2 is flanged fluid-tight. A second end face of the second container 2 is also equipped with a connecting flange on which a connecting flange of a first end face of the third container 3 is flanged. While the connec tion flanges of the second end face of the first container 1 and the first end face of the second container 2 are directly connected to each other in a fluid-tight manner, a disk insulator 7 is inserted between the connecting flanges of the second end face of the second container 2 and the first end face of the third container 3 . The disk insulator 7 allows a phase conductor 8 to pass fluid-tight from the interior of the second container 2 into the interior of the third container 3, a fluid-tight barrier being formed by the disk insulator 7 between the second container 2 and the third container 3. As a result, a fluid receiving space in the interior of the first and the second container 1, 2 is separated from a fluid receiving space of the third container 3.
Über die Freiluftdurchführung 5 ist der Phasenleiter 8 in die äußere Umgebung der Elektroenergieübertragungseinrichtung ausgeführt, so dass dort eine elektrische Kontaktierung des Phasenleiters 8 beispielsweise mit einer Freiluftleitung er folgen kann. Über die Freiluftdurchführung 5 erstreckt sich der Phasenleiter 8 durch die fluiddichte Barriere des Kapse lungsgehäuses bzw. des ersten Behälters 1 zunächst in das In nere des ersten Behälters 1. Dort ist ein erster Trennschal ter 9 angeordnet, mittels welchem ein Auftrennen des Phasen leiters 8 innerhalb des ersten Behälters 1 erfolgen kann. Da rauffolgend ist im zweiten Behälter 2 ein Leistungsschalter 10 angeordnet. Darauffolgend im Verlauf des Phasenleiters 8 ist ein zweiter Trennschalter 11 im dritten Behälter 3 ange ordnet. Flankiert vom ersten Trennschalter 9 sowie vom zwei ten Trennschalter 11 ist der Leistungsschalter 10 in Reihe zwischen den beiden Trennschaltern 9, 11 angeordnet. The phase conductor 8 is led out into the external environment of the electrical energy transmission device via the outdoor bushing 5, so that electrical contacting of the phase conductor 8, for example with an outdoor line, can be made there. Via the outdoor bushing 5, the phase conductor 8 extends through the fluid-tight barrier of the capsule housing or the first container 1 first into the interior of the first container 1. There is a first isolating switch 9 arranged, by means of which a separation of the phase conductor 8 within of the first container 1 can be done. A circuit breaker 10 is arranged downstream in the second container 2. Subsequently in the course of the phase conductor 8, a second disconnector 11 is arranged in the third container 3. Flanked by the first disconnector 9 and the second disconnector 11, the circuit breaker 10 is arranged in series between the two disconnectors 9, 11.
Der Phasenleiter 8 erstreckt sich weiter durch den dritten Behälter 3 und kann dort mit weiteren Schalt-, Messeinrich tungen usw. versehen sein. Der erste Trennschalter 9 sowie der Leistungsschalter 10 sind im gemeinsamen Fluidaufnahme raum (Gasraum) des ersten sowie des zweiten Behälters 1, 2 angeordnet. Der zweite Trennschalter 11 ist im Fluidaufnahme raum (Gasraum) des dritten Behälters 3 angeordnet. The phase conductor 8 extends further through the third container 3 and can be provided with further switching, measuring devices, etc. there. The first disconnector 9 and the circuit breaker 10 are in the common fluid receiving space (gas space) of the first and the second container 1, 2 arranged. The second isolating switch 11 is arranged in the fluid receiving space (gas space) of the third container 3.
Zur elektrischen Isolation sind die Behälter 1, 2, 3 (Fluid aufnahmeräume) mit einem elektrisch isolierenden Fluid, be vorzugt in Gasform, befüllt. Dabei kann es sich beispielswei se um eine organofluoride Verbindung wie Schwefelhexafluorid, Fluorketon, Fluornitril, Fluorolefin oder auch ein Stick stoff- oder kohlenstoffdioxidbasiertes Fluid handeln. Das elektrisch isolierende Fluid kann unter Überdruck stehen, so dass eine Druckfluidisolation gegeben ist. In jedem Fall bil det das elektrisch isolierende Fluid, welches innerhalb der Behälter 1, 2, 3 angeordnet ist, eine elektrische Isolations schicht um den Phasenleiter 8 und gegebenenfalls auch um bzw. innerhalb der Trennschalter 9, 11 bzw. des Leistungsschalters 10. Das elektrisch isolierende Fluid kann beispielsweise auch als Lichtbogenlöschmittel im Leistungsschalter 10 und/oder in den Trennschaltern 9, 11 Verwendung finden. Die Behälter 1,For electrical insulation, the containers 1, 2, 3 (fluid receiving spaces) are filled with an electrically insulating fluid, preferably in gas form. This can be, for example, an organofluoride compound such as sulfur hexafluoride, fluoroketone, fluoronitrile, fluoroolefin or a nitrogen- or carbon dioxide-based fluid. The electrically insulating fluid can be under excess pressure, so that a pressure fluid insulation is given. In any case bil det the electrically insulating fluid, which is arranged within the container 1, 2, 3, an electrical insulation layer around the phase conductor 8 and possibly also around or within the disconnector 9, 11 or the circuit breaker 10. The electrical insulating fluid can also be used, for example, as an arc extinguishing agent in the circuit breaker 10 and / or in the disconnectors 9, 11. The container 1,
2, 3 weisen zu einem großen Teil ein elektrisch leitfähiges Material auf, beispielsweise Stahl oder Aluminiumguss und sind miteinander elektrisch leitend verbunden. Über die Frei- luftdurchführung 5 ist in der Barriere des ersten Behälters 1 ein elektrisch isolierender Abschnitt gebildet, durch welchen der Phasenleiter 8 die Barriere dielektrisch stabil, 2, 3 have a large part of an electrically conductive material, for example steel or cast aluminum, and are connected to one another in an electrically conductive manner. An electrically insulating section through which the phase conductor 8 makes the barrier dielectrically stable is formed in the barrier of the first container 1 via the open air duct 5,
elektrisch isoliert passieren kann. Analoges gilt für den Scheibenisolator 7, welcher einer mechanischen Halterung und Stützung des Phasenleiters 8 bzw. auch der sich daran an schließenden Trennschalter 9, 11 bzw. des Leistungsschalters 10 dient. can happen electrically isolated. The same applies to the disk insulator 7, which is used to mechanically hold and support the phase conductor 8 and also the disconnectors 9, 11 or the circuit breaker 10 connected to it.
Durch Belastungen des elektrisch isolierenden Fluids im In nern der Behälter 1, 2, 3 kann es zu Zersetzungen des Fluides kommen, wodurch die Isolationsfestigkeit des elektrisch iso lierenden Fluids herabgesetzt werden kann. Derartige Belas tungen/Zersetzungen können beispielsweise durch energetische Einwirkungen von außen, z. B. Strahlung oder durch thermische Einflüsse innerhalb des elektrisch isolierenden Gases, bei- spielsweise Teilentladungen, Lichtbögen usw. hervorgerufen werden. Gegebenenfalls kann eine Verunreinigung auch beim Handling des Isolierfluides erfolgen. Stresses on the electrically insulating fluid in the interior of the container 1, 2, 3 can lead to decomposition of the fluid, as a result of which the insulation strength of the electrically insulating fluid can be reduced. Such loads / decomposition can be caused, for example, by external energetic effects, e.g. B. radiation or thermal influences within the electrically insulating gas, both for example partial discharges, arcs, etc. can be caused. If necessary, contamination can also occur during handling of the insulating fluid.
Um eine Befüllung eines Fluidaufnahmeraumes vornehmen zu kön nen, ist der Fluidaufnahmeraum, welcher durch den ersten so wie den zweiten Behälter 1, 2 begrenzt ist, mit einer ersten Verrohrung (Fluidleitung) 12 versehen. Der Fluidaufnahmeraum, welcher durch den dritten Behälter 3 begrenzt ist, ist mit einer zweiten Verrohrung (Fluidleitung) 13 versehen. Die Ver rohrungen 12, 13 bilden einen fluiddichten Kanal von dem je weiligen Fluidaufnahmeraum zu einem Ort an der Elektroener gieübertragungseinrichtung, welcher bevorzugt leicht zugäng lich ist, so dass man Servicearbeiten wie eine Fluidbefüllung des jeweiligen Fluidaufnahmeraumes über die Verrohrung 12, 13 leicht vornehmen kann. Über die Verrohrung 12, 13 ist bevor zugt ein Befüllen sowie ein Entleeren der jeweiligen Fluid aufnahmeräume mit/von Fluid möglich. Weiterhin kann über die Verrohrung 12, 13 auch ein Beproben der elektrisch isolieren den Fluide vorgenommen werden. Weiterhin können die Verroh rungen 12, 13 genutzt werden, um eine Überwachung des elekt risch isolierenden Fluids bzw. des Zustandes des elektrisch isolierenden Fluides vorzunehmen. Dazu ist hier vorgesehen, an die Verrohrung 12, 13 jeweils eine Sensoranordnung 14 an zusetzen. Eine Sensoranordnung 14 kann verschiedenartige Auf bauten aufweisen. Beispielsweise kann der Zustand des Iso liergases hinsichtlich Druck, Temperatur, Dichte, Feuchtig keit, SO2, Kohlenmonoxid usw. überwacht werden. In order to be able to fill a fluid receiving space, the fluid receiving space, which is delimited by the first and the second container 1, 2, is provided with a first piping (fluid line) 12. The fluid receiving space, which is delimited by the third container 3, is provided with a second piping (fluid line) 13. The pipes 12, 13 form a fluid-tight channel from the respective fluid receiving space to a location on the electrical energy transmission device, which is preferably easily accessible, so that service work such as fluid filling of the respective fluid receiving space via the piping 12, 13 can easily be carried out. Via the piping 12, 13 a filling and emptying of the respective fluid receiving spaces with / of fluid is possible before given. Furthermore, the electrically isolating fluids can also be sampled via the piping 12, 13. Furthermore, the Verroh ments 12, 13 can be used to monitor the electrical insulating fluid or the state of the electrically insulating fluid. For this purpose, provision is made here to attach a sensor arrangement 14 to each of the pipework 12, 13. A sensor arrangement 14 can have various types of structures. For example, the state of the insulating gas with regard to pressure, temperature, density, humidity, SO2, carbon monoxide, etc. can be monitored.
Beispielhaft ist der Aufbau einer Sensoranordnung 14 in der Figur 2 gezeigt. Die Sensoranordnung 14 ist beispielsweise dazu eingerichtet, SO2 bevorzugt innerhalb eines elektrisch isolierenden Fluids auf Fluoridbasis z. B. Schwefelhexafluo rid zu detektieren. Die Sensoranordnung 14 weist einen An schluss 15 auf, über welchen das zu überwachende Isolierfluid zugeführt werden kann. Zum Übertritt des Isolierfluid kann eine Membran im Verlauf des Anschluss 15 eine Membran ange- ordnet sein. Der Anschluss 15 ist vorliegend mit einem Adap terstutzen 16 versehen, mittels welchem die Sensoranordnung 14 mit einem Anschlussflansch einer Verrohrung 12, 13 ver flanscht werden kann. Der Aufbau und die Nutzung des Adapter stutzens 16 wird weiter unten anhand der Figuren 5, 6, 7 und 8 näher beschrieben. The structure of a sensor arrangement 14 is shown by way of example in FIG. The sensor arrangement 14 is set up, for example, to send SO2 preferably within an electrically insulating fluoride-based fluid, e.g. B. to detect sulfur hexafluoride. The sensor arrangement 14 has a connection 15 via which the insulating fluid to be monitored can be supplied. For the passage of the insulating fluid, a membrane can be attached in the course of the connection 15. be in order. In the present case, the connection 15 is provided with an adapter stub 16, by means of which the sensor arrangement 14 can be flanged to a connection flange of a piping 12, 13. The structure and use of the adapter stub 16 is described in more detail below with reference to FIGS. 5, 6, 7 and 8.
Die Sensoranordnung 14 weist ein fluiddichtes Gehäuse auf, um ein Verflüchtigen des zu überwachenden elektrisch isolieren den Fluids zu verhindern. Innerhalb des Gehäuses, dem zu überwachenden elektrisch isolierenden Fluid ausgesetzt, sind eine Messelektrode 17 sowie eine Referenzelektrode 18 ange ordnet. Die Messelektrode 17 sowie die Referenzelektrode 18 sind flächig ausgebildet und über eine flüssigkeitsspendende Einrichtung 19 miteinander verbunden. Bevorzugt ist die flüs sigkeitsspendende Einrichtung 19 in Form einer Membran ausge bildet, welche mit einem Elektrolyt getränkt ist. Über das Elektrolyt erfolgt in Abhängigkeit des Zustandes des zu über wachenden elektrisch isolierenden Fluids ein Elektronenfluss, welcher ein Abbild für den Zustand des elektrisch isolieren den Fluids ist. So erfolgt z. B. die Detektion der Daten, welche den Zustand des elektrisch isolierenden Fluids abbil den. So kann beispielsweise ein SC^-Gehalt dargestellt wer den. Aufgrund der erforderlichen Reinheit des elektrisch iso lierenden Fluids ist ein vorzeitiger Verschleiß/eine vorzei tige Alterung der flüssigkeitsspendenden Einrichtung 19 auf grund eines Verflüchtigens bzw. Übergehens des Elektrolyts in das zu beprobende elektrisch isolierende Medium oder eine chemische Reaktion zu befürchten. Entsprechend ist umgeben von dem Gehäuse der Sensoranordnung 14 ein Flüssigkeitsreser voir 20 angeordnet. Dieses Flüssigkeitsreservoir 20 ist über eine Leitung 21 mit der flüssigkeitsspendenden Einrichtung 19 verbunden, so dass in Abhängigkeit der Sättigung der flüssig keitsspendenden Einrichtung 19 ein Nachtränken derselben vor genommen werden kann. Bevorzugt ist innerhalb des Flüssig- keitsreservoirs 20 das Elektrolyt in Form eines Elektrolyt gels vorliegend, so dass auch eine bevorzugt lageunabhängige Verwendung der Sensoranordnung 14 ermöglicht ist. Bedarfswei se kann das Flüssigkeitsreservoir 20 auch separat von der Sensoranordnung 14 ausgebildet sein, so dass dieses bei spielsweise auch unter Betriebsbedingungen z. B. nach Art ei ner Kartusche ausgewechselt werden kann. Dies kann beispiels weise auch durch eine Gestaltung des Gehäuses der Sensoran ordnung 14 erzielt werden, indem das Flüssigkeitsreservoir 20 nach Art einer Kartusche von der Sensoranordnung 14 aufgenom men wird. Die Mess- und Referenzelektroden 17, 18 und die flüssigkeitsspendende Einrichtung 19 bilden ein Sensorelement 22. Bedarfsweise kann das Sensorelement 22 auch das Flüssig- keitsreservoir 20 umfassen. Die Sensoranordnung 14 kann dar über hinaus mit entsprechenden Messleitungen bzw. Messein richtungen versehen sein, um die Messelektrode 17 bzw. die Referenzelektrode 18 anzusteuern. Darüber hinaus können auch Speichereinrichtungen vorgesehen sein und/oder eine Rechenlo gik der Sensoranordnung 14 zugeordnet sein, um eine Verarbei tung der von der Messelektrode 17 bzw. der Referenzelektrode 18 generierten Daten vorzunehmen. The sensor arrangement 14 has a fluid-tight housing in order to prevent volatilization of the electrically insulated fluid to be monitored. Within the housing, exposed to the electrically insulating fluid to be monitored, a measuring electrode 17 and a reference electrode 18 are arranged. The measuring electrode 17 and the reference electrode 18 are flat and are connected to one another via a liquid-dispensing device 19. The liquid-dispensing device 19 is preferably formed in the form of a membrane which is impregnated with an electrolyte. Depending on the state of the electrically insulating fluid to be monitored, an electron flow takes place via the electrolyte, which is an image of the state of the electrically insulating fluid. So z. B. the detection of the data, which abbil the state of the electrically insulating fluid. For example, an SC ^ content can be represented. Due to the required purity of the electrically insulating fluid, premature wear / premature aging of the liquid-dispensing device 19 due to volatilization or transfer of the electrolyte into the electrically insulating medium to be sampled or a chemical reaction is to be feared. Correspondingly, a liquid reservoir 20 is arranged surrounded by the housing of the sensor arrangement 14. This liquid reservoir 20 is connected to the liquid-dispensing device 19 via a line 21 so that, depending on the saturation of the liquid-dispensing device 19, it can be re-soaked. The electrolyte is preferably present in the form of an electrolyte gel within the liquid reservoir 20, so that a preferably position-independent one Use of the sensor arrangement 14 is enabled. If required, the liquid reservoir 20 can also be formed separately from the sensor arrangement 14, so that this can also be used under operating conditions, for example. B. can be exchanged in the manner of a cartridge. This can, for example, also be achieved by designing the housing of the sensor arrangement 14 in that the liquid reservoir 20 is accommodated by the sensor arrangement 14 in the manner of a cartridge. The measuring and reference electrodes 17, 18 and the liquid-dispensing device 19 form a sensor element 22. If necessary, the sensor element 22 can also include the liquid reservoir 20. The sensor arrangement 14 can also be provided with corresponding measuring lines or measuring devices in order to control the measuring electrode 17 or the reference electrode 18. In addition, storage devices can also be provided and / or a computing logic can be assigned to the sensor arrangement 14 in order to process the data generated by the measuring electrode 17 or the reference electrode 18.
In der Figur 3 ist die Messelektrode 17 dargestellt, welche eine Arbeitselektrode 17a und eine Gegenelektrode 17b auf weist. Zwischen der Arbeitselektrode 17a und der Gegenelekt rode 17b ist eine weitere flüssigkeitsspendende Einrichtung 19a angeordnet, welche die Arbeitselektrode 17a und die Ge genelektrode 17b miteinander verbindet. Die flüssigkeitsspen dende Einrichtung 19 und die weitere flüssigkeitsspendende Einrichtung 19a sind über die Leitung 21 mit demselben Flüs sigkeitsreservoir 20 verbunden. Ausgehend von der Arbeits elektrode 17a kann über die weitere flüssigkeitsspendende Einrichtung 19a zu der Gegenelektrode ein Strom getrieben werden. Dazu ist eine regelbare Spannungsquelle vorgesehen. Über die regelbare Spannungsquelle kann eine Anpassung der Sensorspannung vorgenommen werden. Die Referenzelektrode 18 verbleibt auf einem konstanten elektrischen Potential. Mit tels eines Komparators kann die Potentialdifferenz zwischen der Messelektrode 17 (insbesondere der Gegenelektrode 17b) und der Referenzelektrode 18 ermitelt werden. Die Potential differenz ändert sich proportional zum Zustand des elektrisch isolierenden Fluids (z. B. Konzentration von Fremdstoffen) . In the figure 3, the measuring electrode 17 is shown, which has a working electrode 17a and a counter electrode 17b. Between the working electrode 17a and the counterelectrode 17b, a further liquid-dispensing device 19a is arranged, which connects the working electrode 17a and the counterelectrode 17b to one another. The liquid-dispensing device 19 and the further liquid-dispensing device 19a are connected to the same liquid reservoir 20 via the line 21. Starting from the working electrode 17a, a current can be driven to the counter electrode via the further liquid-dispensing device 19a. A controllable voltage source is provided for this purpose. The sensor voltage can be adjusted via the adjustable voltage source. The reference electrode 18 remains at a constant electrical potential. By means of a comparator, the potential difference between the measuring electrode 17 (in particular the counter electrode 17b) and the reference electrode 18 can be determined. The potential difference changes proportionally to the state of the electrically insulating fluid (e.g. concentration of foreign substances).
Die Figur 4 zeigt beispielhaft eine erste alternative Ausge staltung einer Sensoranordnung 14a. Die alternative Ausge staltung der Sensoranordnung 14a weist wiederum einen An schluss 15 auf, an welchem ein Adapterstutzen 16 angeordnet ist. Somit ist ein Zuführen von zu überwachendem elektrisch isolierenden Fluid in das Innere der ersten alternativen Aus gestaltung einer Sensoranordnung 14a ermöglicht. Innerhalb des zum Einschluss des elektrisch isolierenden Fluids vorge sehenen Gehäuses sind mehrere Sensorelemente 22a, 22b, 22c angeordnet. Die Sensorelemente 22a, 22b, 22c können verschie denartig aufgebaut sein und jeweils dem Beproben verschieden artiger Eigenschaften des zu überwachenden elektrisch isolie renden Mediums dienen. Ein Sensorelement 22a, 22b, 22c kann beispielsweise die aus der Figur 2 bekannte Struktur mit Mes selektrode 17, Referenzelektrode 18, flüssigkeitsspendender Einrichtung 19 und Flüssigkeitsreservoir 20, aufweisen und beispielsweise einer Detektion von SO2 dienen, wobei eine entsprechende Messelektrode 17 bzw. Referenzelektrode 18, ei ne flüssigkeitsspendende Einrichtung 19 sowie ein Flüssig- keitsreservoir 20 vorgesehen sind. Darüber hinaus können die Sensorelemente 22a, 22b, 22c z. B. Feuchtigkeit, Fremdstoffe oder weitere Zersetzungsprodukte, je nach eingesetztem elektrisch isolierendem Fluid detektieren. Die von den Senso relementen 22a, 22b, 22c generierten Daten werden beispiel haft unmittelbar an der Sensoranordnung 14a verarbeitet. Dazu sind ein Datenspeicher 23 sowie eine Logikeinheit 24 vorgese hen, um die generierten Daten zu verarbeiten. Bedarfsweise kann auch vorgesehen sein, dass statt einer Nutzung bzw. In tegration von Datenspeicher 23 und Logikeinheit 24 unmittel bar in der Sensoranordnung 14a eine separate Anordnung der selben vorgesehen ist und die generierten Daten in einer se paraten Anordnung verarbeitet werden. Bedarfsweise kann auch auf anderweitige Rechenkapazitäten, wie sie beispielsweise im Umfeld einer Elektroenergieübertragungseinrichtung vorhanden sind, zurückgegriffen werden. So ist es beispielsweise mög lich, Schutzrelais oder Leittechnik, die über ausreichende Rechenkapazitäten verfügen, zu nutzen, um eine Verarbeitung der generierten Daten vorzunehmen. FIG. 4 shows an example of a first alternative configuration of a sensor arrangement 14a. The alternative embodiment of the sensor arrangement 14a again has a connection 15 on which an adapter stub 16 is arranged. It is thus possible to supply electrically insulating fluid to be monitored into the interior of the first alternative configuration of a sensor arrangement 14a. Several sensor elements 22a, 22b, 22c are arranged within the housing provided for enclosing the electrically insulating fluid. The sensor elements 22a, 22b, 22c can be constructed in different ways and each serve to sample different properties of the electrically insulating medium to be monitored. A sensor element 22a, 22b, 22c can, for example, have the structure known from FIG. 2 with measuring electrode 17, reference electrode 18, liquid-dispensing device 19 and liquid reservoir 20 and, for example, serve to detect SO2, with a corresponding measuring electrode 17 or reference electrode 18, A liquid-dispensing device 19 and a liquid reservoir 20 are provided. In addition, the sensor elements 22a, 22b, 22c, for. B. detect moisture, foreign substances or other decomposition products, depending on the electrically insulating fluid used. The data generated by the sensor elements 22a, 22b, 22c are processed, for example, directly on the sensor arrangement 14a. For this purpose, a data memory 23 and a logic unit 24 are provided in order to process the generated data. If necessary, it can also be provided that instead of using or integrating data memory 23 and logic unit 24 directly in sensor arrangement 14a, a separate arrangement of the same is provided and the generated data are processed in a separate arrangement. If necessary, other computing capacities, such as those in Environment of an electrical energy transmission device are available. For example, it is possible to use protective relays or control technology that have sufficient computing capacity to process the data generated.
Ergänzend oder alternativ kann weiter vorgesehen sein, dass die generierten Daten in einer Rechnerwolke 25 verarbeitet werden. Die Rechnerwolke 25 weist mehrere dezentral angeord nete Rechner auf, so dass davon ausgegangen werden kann, dass eine ausreichende Rechenkapazität zu beliebigen Zeiten vor liegt, um die generierten Daten der Sensoranordnung 14, 14a verarbeiten zu können. In addition or as an alternative, provision can also be made for the generated data to be processed in a computer cloud 25. The computer cloud 25 has several decentralized computers, so that it can be assumed that there is sufficient computing capacity at any time in order to be able to process the data generated by the sensor arrangement 14, 14a.
Es kann lediglich ein Gateway (separat oder integriert in Sensoranordnung) vorgesehen sein, um die von der Sensoranord nung 14, 14a generierten Daten in ein bestimmtes Protokoll zu formatieren (Vorverarbeitung) und diese dann in einer separa ten Verarbeitungseinheit und/oder in einer Rechnerwolke 25 zu verarbeiten . Only a gateway (separate or integrated in the sensor arrangement) can be provided in order to format the data generated by the sensor arrangement 14, 14a in a specific protocol (preprocessing) and then in a separate processing unit and / or in a computer cloud 25 to process .
Zum Verbinden einer Sensoranordnung 14, 14a mit einer Verroh rung 12, 13 eines Behälters 1, 2, 3 ist die Nutzung eines Adapterstutzens 16 vorgesehen. Der Adapterstutzen 16 ermög licht ein Anschließen der Sensoranordnung 14, 14a an ver schiedenartig geformte Schnittstellen (Anschlussflansche) ei ner Verrohrung 12, 13. Verschiedenartig mechanisch ausgeführ te Verrohrungen 12, 13 können vorgesehen sein, um ein Fehlbe füllen von Fluidaufnahmeräumen an den Elektroenergieübertra gungseinrichtungen zu vermeiden, indem bestimmten elektrisch isolierenden Fluiden bestimmte Formgebungen den Schnittstel len der Verrohrungen 12, 13 zugeordnet sind. Durch die Nut zung eines Adapterstutzens 16 ist die Möglichkeit gegeben, in einfacher Weise die Sensoranordnung 14, 14a mit ihren ent sprechenden Sensorelementen 22, 22a, 22b, 22c an verschiedene Verrohrungen 12, 13 anzusetzen. Der in den Figuren 5, 6, 7 und 8 gezeigte Adapterstutzen 16 weist ein mehrteiliges Grundelement 26 auf, welches fluid dicht mit dem Anschluss 15 einer Sensoranordnung 14, 14a ver bunden ist. Eine Grundplatte 26a des mehrteiligen Grundele mentes 26 ist dazu mit dem Anschluss 15 verbunden. Vorliegend ist dies durch einen Flanschverbund geschehen. Die Grundplat te 26a weist einen zum Querschnitt des Anschlusses 15 korres pondieren Querschnitt auf, so dass sich der durch den An schluss 15 zur Verfügung gestellte Kanal in die Grundplatte 26a hinein erstreckt. Die Grundplatte 26a ist dabei mit einer taschenartigen Ausnehmung 27 versehen, in welche verschiedene Adapter 28a, 28b, 28c mit verschiedenen Aufnahmeöffnungen einsetzbar sind. Um die Adapter 28a, 28b, 28c in der taschen artigen Ausnehmung 27 zu sichern, wird eine Stirnplatte 29 frontal auf die Grundplatte 26a aufgesetzt. Die Stirnplatte 29 dient dabei einerseits einem Sichern des jeweiligen Adap ters 28a, 28b, 28c in der taschenartigen Ausnehmung 27, so dass ein Herausbewegen des Adapters 28a, 28b, 28c quer zum Querschnitt des Anschlusses 15 verhindert wird. Andererseits kann mittels der Stirnplatte 29 auch ein axiales Anpressen des Adapters 28a, 28b, 28c vorgenommen werden, so dass dieser fluiddicht an der Grundplatte 26a anliegt. Vorteilhaft ist von der entgegengesetzten Seite ein fluiddichter Verbund des Anschlusses 15 mit der Grundplatte 26a vorgesehen, so dass ausgehend von dem Anschluss 15 durch das mehrteilige Grunde lement 26 bis zu dem Adapter 28a, 28b, 28c mit seiner jewei ligen Aufnahmeöffnung eine Fortführung des Kanales des An schlusses 15 in fluiddichter Weise ermöglicht ist. To connect a sensor arrangement 14, 14a with a Verroh tion 12, 13 of a container 1, 2, 3, the use of an adapter connector 16 is provided. The adapter stub 16 makes it possible to connect the sensor arrangement 14, 14a to variously shaped interfaces (connecting flanges) egg ner piping 12, 13. Various mechanically executed piping 12, 13 can be provided in order to fill the fluid receiving spaces on the electrical power transmission devices incorrectly avoid by certain electrically insulating fluids certain shapes of the interfaces len of the tubing 12, 13 are assigned. By using an adapter stub 16, it is possible to attach the sensor arrangement 14, 14a with their corresponding sensor elements 22, 22a, 22b, 22c to various pipework 12, 13 in a simple manner. The adapter stub 16 shown in FIGS. 5, 6, 7 and 8 has a multi-part base element 26 which is connected in a fluid-tight manner to the connection 15 of a sensor arrangement 14, 14a. A base plate 26a of the multi-part Grundele Mentes 26 is connected to the connection 15 for this purpose. In the present case, this is done using a flange connection. The base plate 26a has a cross section corresponding to the cross section of the connection 15, so that the channel provided by the connection 15 extends into the base plate 26a. The base plate 26a is provided with a pocket-like recess 27, into which different adapters 28a, 28b, 28c with different receiving openings can be inserted. In order to secure the adapters 28a, 28b, 28c in the pocket-like recess 27, an end plate 29 is placed frontally on the base plate 26a. The end plate 29 serves on the one hand to secure the respective adapter 28a, 28b, 28c in the pocket-like recess 27, so that the adapter 28a, 28b, 28c is prevented from moving out transversely to the cross section of the connection 15. On the other hand, the adapter 28a, 28b, 28c can also be pressed axially by means of the end plate 29 so that it rests in a fluid-tight manner on the base plate 26a. A fluid-tight connection of the connection 15 with the base plate 26a is advantageously provided from the opposite side, so that starting from the connection 15 through the multi-part base element 26 to the adapter 28a, 28b, 28c with its respective receiving opening, a continuation of the channel of the At circuit 15 is made possible in a fluid-tight manner.
Die Figur 6 zeigt einen Adapter 28a, welcher einen im Wesent lichen hohlzylindrischen Querschnitt bestimmter Dimension als Aufnahmeöffnung zur Verfügung stellt. Dadurch ist die Mög lichkeit gegeben, formkomplementäre Kupplungsstücke auf den Adapter 28a aufzusetzen. Die Figur 7 zeigt einen Adapter 28b, welcher außenmantelseitig eine konische Formgebung aufweist. Hier ist ein entsprechend formkomplementär konisch ausgebil detes Kupplungsstück an die Aufnahmeöffnung anschließbar. In der Figur 8 ist ein Adapter 28c gezeigt, welcher dem Adapter 28a der Figur 6 ähnelt. Jedoch ist hier stirnseitig ein Aus kehlen vorgesehen, so dass hier ein entsprechend formkomple mentäres Kupplungsstück auf die Aufnahmeöffnung aufgesetzt werden kann. FIG. 6 shows an adapter 28a which provides an essentially hollow cylindrical cross section of certain dimensions as a receiving opening. This gives the possibility of attaching coupling pieces of complementary shape to the adapter 28a. FIG. 7 shows an adapter 28b which has a conical shape on the outer jacket side. Here, a corresponding shape complementary conical ausgebil Detes coupling piece can be connected to the receiving opening. In FIG. 8 shows an adapter 28c which is similar to the adapter 28a of FIG. However, a groove is provided on the end face here, so that a coupling piece of corresponding shape can be placed on the receiving opening.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Sensoranordnung (14, 14a) aufweisend eine Messelektrode (17), welche einem zu prüfenden Isolierfluid zugeordnet ist sowie einer Referenzelektrode (18), wobei die Messelektrode (17) sowie die Referenzelektrode (18) über eine flüssig keitsspendende Einrichtung (19) miteinander verbunden sind. 1. Sensor arrangement (14, 14a) comprising a measuring electrode (17) which is assigned to an insulating fluid to be tested and a reference electrode (18), the measuring electrode (17) and the reference electrode (18) with one another via a liquid-dispensing device (19) are connected.
2. Sensoranordnung (14, 14a) nach Anspruch 1, 2. Sensor arrangement (14, 14a) according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that
die Sensoranordnung (14, 14a) eine Membran aufweist. the sensor arrangement (14, 14a) has a membrane.
3. Sensoranordnung (14, 14a) nach Anspruch 1 oder 2, 3. Sensor arrangement (14, 14a) according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that
die flüssigkeitsspendende Einrichtung (19), insbesondere eine Membran, mit einem Flüssigkeitsreservoir (20) verbunden ist. the liquid-dispensing device (19), in particular a membrane, is connected to a liquid reservoir (20).
4. Sensoranordnung (14, 14a) nach Anspruch 3, 4. sensor arrangement (14, 14a) according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that
in dem Flüssigkeitsreservoir (20) ein Elektrolytgel angeord net ist. an electrolyte gel is arranged in the liquid reservoir (20).
5. Sensoranordnung (14, 14a) nach einem der Ansprüche 1 bis5. Sensor arrangement (14, 14a) according to one of claims 1 to
4, 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that
die Sensoranordnung (14, 14a) einen Adapterstutzen (16) zumthe sensor arrangement (14, 14a) has an adapter stub (16) for
Anschluss an eine Fluidleitung (12, 13) aufweist. Has connection to a fluid line (12, 13).
6. Sensoranordnung (14, 14a) nach einem der Ansprüche 1 bis6. Sensor arrangement (14, 14a) according to one of claims 1 to
5, 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that
ein Adapterstutzen (16) Aufnahmeöffnungen für abweichendean adapter nozzle (16) receiving openings for different
Rohrstutzen aufweist. Has pipe socket.
7. Elektroenergieübertragungseinrichtung aufweisend einen Phasenleiter (8), welcher mittels eines innerhalb eines Be- hälters (1, 2, 3) angeordnetem elektrisch isolierenden Fluids elektrisch isoliert ist, 7. Electrical energy transmission device having a phase conductor (8), which by means of a within a loading holding (1, 2, 3) arranged electrically insulating fluid is electrically isolated,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that
die Elektroenergieübertragungseinrichtung eine Sensoranord nung (14, 14a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf weist. the electrical energy transmission device has a sensor arrangement (14, 14a) according to one of the preceding claims.
8. Verfahren zur Überwachung eines innerhalb eines Behälters (1, 2, 3) eingeschlossenen, einen Phasenleiter (8) elektrisch isolierenden Fluids, 8. A method for monitoring a within a container (1, 2, 3) enclosed, a phase conductor (8) electrically insulating fluid,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that
eine Sensoranordnung (14, 14a) den Zustand des elektrisch isolierenden Fluids, insbesondere einen SC^-Gehalt detek- tiert, Daten über den Zustand des Isolierfluids generiert, die generierten Daten unmittelbar in der Sensoranordnung und/oder in einer separaten Verarbeitungseinheit und/oder die generierten Daten in einer Rechnerwolke (25) verarbeitet wer den . a sensor arrangement (14, 14a) detects the state of the electrically insulating fluid, in particular an SC ^ content, generates data on the state of the insulating fluid, the data generated directly in the sensor arrangement and / or in a separate processing unit and / or the generated data in a computer cloud (25) processed who the.
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that
die verarbeiteten Daten ortsspezifiziert dargestellt werden. the processed data are displayed in a location-specific manner.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, 10. The method according to claim 8 or 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that
die verarbeiteten Daten Handlungsempfehlungen abbilden. the processed data map recommendations for action.
11. Computerprogrammprodukt, welches bei Ablauf des Programms in einem Datenverarbeitungssystem dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen. 11. Computer program product which, when the program runs in a data processing system, is designed to carry out a method according to one of claims 1 to 10.
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