DE1170534B - Method for locating discharge points in the AC voltage test of transformers etc. like - Google Patents

Description

Verfahren zur Ortung von Entladungsstellen bei der Wechselspannungsprüfung von Transformatoren u. dgl.Procedure for locating discharge points in the AC voltage test of transformers and the like.

Treten bei der Wechselspannungsprüfung von Transformatoren, Drosselspulen, Wandlern u. dgl. innere Entladungen auf, so bereitet es in der Regel größte Schwierigkeiten, die Fehlerstelle aufzufinden. Are involved in AC voltage testing of transformers, reactors, Converters and similar internal discharges, it is usually very difficult to to find the point of failure.

Meist treten innere Entladungen in Hohlräumen des Dielektrikums, an scharfen Metallkanten oder sonstigen überbeanspruchten Stellen des Dielektrikums auf. Da solche Stellen vielfach mit festem Isoliermaterial abgedeckt sind und sie zum anderen aber in Transformatoren an zahlreichen Stellen vorliegen können, gelingt es beim Ausbau eines Transformators vielfach nicht, diese Stellen durch tÇberprüfung der einzelnen Teile aufzufinden. Bei den hohen Kosten, die allein der Ausbau eines großen Transformators verursacht, sind daher Verfahren, die eine Ortung der Fehlerstelle schon bei der Prüfung erlauben, von sehr großer Bedeutung.Internal discharges usually occur in cavities in the dielectric sharp metal edges or other overstressed areas of the dielectric on. Since such places are often covered with solid insulating material and they on the other hand, it can be present in transformers in numerous places, succeeds When removing a transformer, it is often not possible to check these points by checking them of the individual parts. At the high cost, the expansion of a large transformer, are therefore methods that locate the fault location Already allow during the examination is very important.

Es ist bekannt, bei Kabeln innere Fehlerstellen durch Abtastung des Kabelmantels mit elektroakustischen Geräten zu orten. Da die von der Störstelle ausgehenden mechanischen Schwingungen längs des Kabels stark gedämpft werden, läßt sich hier der Fehlerort verhältnismäßig eng eingrenzen, wenn man die Stelle mit der größten Lautstärke feststellt. It is known to detect internal faults in cables by scanning the To locate the cable jacket with electroacoustic devices. Since that of the fault outgoing mechanical vibrations are strongly damped along the cable, can Here, the error location can be narrowed down relatively narrowly if you look at the position with the greatest volume.

Im Gegensatz zu Kabeln sind aber die Abmessungen von Transformatoren u. dgl. so klein, daß zumindest im Bereich der hörbaren Frequenzen die Dämpfung nicht ausreicht, um aus den unterschiedlichen Schallintensitäten eine Ortung der Fehlerstelle zu ermöglichen. In contrast to cables, however, the dimensions of transformers are and the like so small that at least in the range of audible frequencies the attenuation is not sufficient to locate the To allow fault location.

Zur Feststellung von Störungen in Transformatoren sind Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen unter anderem an der Wand des Transformators Mikrophone angebracht sind, die die bei einer Störung auftretenden Geräusche registrieren. Diese Einrichtungen dienen jedoch nur dazu, derartige Störungen festzustellen, zu einer Ortung der Schadensstelle selbst sind sie nicht geeignet. Eine Möglichkeit, auf akustischem Wege eine Ortung bzw. eine Entfernungsmessung durchzuführen, ist durch das Echolot bekanntgeworden, wo von einem Geber ein Impuls ausgesendet wird, der an der zu ortenden Stelle reflektiert und mit Hilfe eines Empfängers aufgefangen wird. Die Laufzeit des Impulses vom Geber zum Ort der Reflexion und zurück zum Empfänger wird zur Bestimmung der Entfernung herangezogen. Auf dem gleichen Prinzip beruht die Radarmessung, wo an Stelle von Schallwellen elektromagnetische Wellen als Impulsträger dienen. Innerhalb eines Gerätes wie z. B. eines Transformators oder einer Drosselspule läßt sich jedoch eine Reflexionsstelle schwer definieren, weshalb eine Fehlerortsbestimmung nach dem bereits bekannten Prinzip ausscheidet. There are facilities for determining faults in transformers became known where, among other things, microphones on the wall of the transformer that register the noises occurring in the event of a fault. However, these devices only serve to determine such faults They are not suitable for locating the damage site itself. A possibility, a localization or a distance measurement is to be carried out by acoustic means became known through the echo sounder, where an impulse is sent out by a transducer, which is reflected at the location to be located and captured with the help of a receiver will. The transit time of the pulse from the transmitter to the point of reflection and back to the receiver is used to determine the distance. Based on the same principle the radar measurement, where instead of sound waves electromagnetic waves as impulse carriers to serve. Within a device such as B. a transformer or a reactor however, it is difficult to define a reflection point, which is why a fault location is determined according to the already known principle.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Ortung von inneren Entladungen in Transformatoren, Drosselspulen, Wandlern u. dgl. auch Verwendung von elektroakustischen Indikatoren. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehierortsbestimmung die Laufzeit der von der Störstelle ausgehenden Druckwellen benutzt wird. The invention now relates to a method for locating internal discharges in transformers, inductors, converters and the like. Also use of electroacoustic Indicators. It is characterized by the fact that the transit time is used to determine the faulty location the pressure waves emanating from the point of failure is used.

In der Regel bestehen die Entladungen aus einer Vielzahl einzelner sehr kurzer Entladungen. Ihre Zahl kann von nur wenigen bis, zu einigen 1000/Sekunde variieren. Weder der zeitliche Abstand noch die Amplitude der Einzelimpulse sind konstant, sondem erfolgen mehr oder weniger unregelmäßig. In den meisten Fällen beträgt die Dauer einer Einzelentladung größenordnungsmäßig zwischen 10-6 und 10-8 Sekunden. Durch die hohe Temperatur des Entladungskanals kommt es zur Verdampfung von Isolierstoff. Diese Verdampfung schließlich hat eine sehr kurze Druckwelle zur Folge. Die Dauer dieses Ursprungsdruckimpulses kann man ebenfalls zu 10-6 bis 10-8 Sekunden annehmen. Durch diesen Ursprung-Druckimpu]s werden in den einzelnen Teilen des Geräts Eigenschwingungen angeregt. Diese umfassen einen sehr weiten' Frequenzbereich bis herunter zu den Hörfrequenzen. As a rule, the discharges consist of a large number of individual discharges very short discharges. Their number can range from just a few to a few 1000 / second vary. Neither the time interval nor the amplitude of the individual pulses are constant, but more or less irregular. In most cases the duration of a single discharge is between 10-6 and 10-8 Seconds. Evaporation occurs due to the high temperature of the discharge channel of insulating material. This evaporation finally has a very short pressure wave Episode. The duration of this original pressure pulse can also be 10-6 to 10-8 Accept seconds. Through this origin pressure impulses are in the individual parts of the device stimulates natural vibrations. These cover a very wide range of frequencies down to the listening frequencies.

Je nach den geometrischen Abmessungen des Gerätes und der Lage der Störstelle sind folgende Möglichkeiten zur Fehlerortung an Hand der von den Störstellen ausgehenden Druckwellen vorhanden: Die Störstelle 1 befindet sich gemäß Fig. 1 verhältnismäßig dicht an der Kesselwand 2. In diesem Fall kann zur Fehlerortung die Laufzeit der Druckwellen längs der Kesselwand herangezogen werden. Depending on the geometric dimensions of the device and the location of the The following options are available for locating the fault using the location of the fault outgoing pressure waves present: the fault point 1 is relatively located according to FIG. 1 close to the boiler wall 2. In this case, the running time of the Pressure waves are used along the boiler wall.

Setzt man an zwei verschiedenen Stellen der Kessel- wand elektroakustische Indikatoren auf, so ergeben sich in verschiedener Entfernung von der Störstelle entsprechend der Laufzeit Phasendifferenzen in den Druckwellen. Durch Abtasten des Kessels läßt sich hieraus der Fehlerort feststellen. Die Messungen werden dadurch erschwert, daß die Abstände der Ursprungsimpulse sehr ungleichmäßig sind. Soll daher die Messung der Laufzeitdifferenzen oszillographisch erfolgen, so muß der Oszillograph durch die Impulse selbst getriggert werden. Hierzu kann der von einem der elektroakustischen Geber gelieferte Impuls verwendet werden. Es ist aber auch möglich, den Triggerimpuls von den durch die Entladungen an den Klemmen des Prüflings auftretenden Spannungsimpulsen abzuleiten. Zweckmäßig wird hierzu eine solche Klemme verwendet, an der der elektrische Impuls möglichst unverzögert erscheint, d. h. an der zwischen Klemme und Störstelle möglichst keine Wicklungen mit großer Drahtlänge liegen. Wegen der geringen räumlichen Ausdehnung der Kessel treten an diesen vielfach Reflexionen der Druckwellen auf.If you place the boiler at two different points Wall electroacoustic indicators arise at different distances from phase differences in the pressure waves depending on the time of flight. By The location of the fault can be determined from this by scanning the boiler. The measurements are made more difficult by the fact that the distances between the original pulses are very uneven are. If the transit time differences are to be measured using an oscillograph, so the oscilloscope must be triggered by the pulses themselves. Can do this the pulse supplied by one of the electroacoustic transducers can be used. It but it is also possible to get the trigger pulse from the discharges at the terminals derive voltage pulses occurring in the test object. This is useful such a terminal is used, at which the electrical impulse is as instantaneous as possible appears, d. H. where possible no windings between the terminal and the point of interference with a great length of wire. Because of the small size of the boiler occur at these multiple reflections of the pressure waves.

Da die Dämpfung der Wellen stark mit der Frequenz ansteigt, sind auch die reflektierten Wellen bei niederen Frequenzen nur wenig gedämpft, während sie bei hohen Frequenzen stärker gedämpft sind. Durch die Reflexionen wird daher die Fehlerortung um so mehr erschwert, je niedriger die zur Beurteilung verwendeten Frequenzen sind. Ganz allgemein ist aber die Ortung bei niederen Frequenzen, auch schon wegen der dann großen Wellenlängen, allein viel ungenauer als bei hohen Frequenzen. Es ist daher vorteilhaft, die Fehlerortung bei möglichst hohen Frequenzen durchzuführen.Since the attenuation of the waves increases sharply with the frequency, there are also the reflected waves at lower frequencies are only slightly attenuated while they are more attenuated at high frequencies. The reflections therefore make the Fault location is all the more difficult, the lower the used for assessment Frequencies are. But locating at lower frequencies is quite general, too because of the long wavelengths alone, it is much less precise than at high frequencies. It is therefore advantageous to locate the fault at the highest possible frequencies.

Von großem Vorteil ist es, zur Fehlerortung überhaupt nur die Stirn der Druckwelle zu verwenden. It is of great advantage to only use the forehead to locate faults to use the pressure wave.

Solange die Zahl der Impulse je Sekunde genügend klein ist, sind dann die von den vorhergehenden Impulsen angeregten Schwingungen weitgehend abgeklungen, so daß störende Überlagerungen von diesen klein sind.As long as the number of pulses per second is sufficiently small, then the vibrations excited by the previous impulses have largely subsided, so that disturbing superimpositions of these are small.

Infolge der extremen Steilheit des Urimpulses und der stark frequenzabhängigen Dämpfung wird die ursprünglich sehr steile Stirn der Druckwelle längs ihres Weges sehr stark verflacht. Daher können auch aus der Stirnsteilheit der Druckwelle Schlüsse hinsichtlich der Entfernung des Fehlerortes gezogen werden. As a result of the extreme steepness of the primordial impulse and the highly frequency-dependent Attenuation becomes the originally very steep forehead of the pressure wave along its path very much flattened. Therefore, conclusions can also be drawn from the forehead steepness of the pressure wave be drawn with regard to the distance of the fault location.

Befindet sich gemäß F i g. 2 die Störstelle 1 annähernd in der Mitte eines beispielsweise runden, quadratischen oder ähnlichen Kessels 2, so treffen die Druckwellen am ganzen Kesselumfang etwa gleichzeitig auf. Eine Fehlerortung durch Messung der Laufzeit längs der Kesselwand ist in diesem Falle nicht möglich. Die Entfernung der Störstelle von der Kesselwand läßt sich aber dann aus der Laufzeit zwischen Störstelle und Kesselwand ermitteln, wenn das Einsetzen der Entladung durch die an den Klemmen des Prüflings dann entstehenden Spannungsimpulse erfaßt werden kann. According to FIG. 2 the defect 1 approximately in the middle a, for example, round, square or similar boiler 2, so meet the pressure waves on the entire circumference of the boiler at about the same time. A fault location by measuring the running time along the boiler wall is not possible in this case. The removal of the point of failure from the boiler wall can then be taken from the running time Determine between the point of failure and the boiler wall when the onset of discharge through the voltage pulses generated at the terminals of the device under test are then recorded can.

Gemäß Fig.3 wird hierzu an einer geeigneten Klemme 3 des Prüflings in bekannter Weise z. B. eine Korona-Meßeinrichtung angeschlossen. In F i g. 3 besteht diese Korona-Meßeinrichtung aus einem Kop pelkondensator 4, einem Filter 5 und einem Verstärker 6. Der Ausgangsimpuls des Verstärkers 6 wird zur Triggerung des Oszillographen 7 verwendet. According to FIG. 3, this is done on a suitable terminal 3 of the test object in a known manner z. B. connected to a corona measuring device. In Fig. 3 exists this corona measuring device from a Kop pelkondensator 4, a filter 5 and a Amplifier 6. The output pulse of amplifier 6 is used to trigger the oscilloscope 7 used.

Auf diese Weise läuft der Oszillograph bei Einsetzen jeder Entladung in nur sehr kleiner Verzögerungszeit an. Auf dem Bildschirm läßt sich dann die Verzögerungszeit bis zum Eintreffen der Druckwelle an der Kesselwand feststellen. Das Eintreffen der Druckwelle wird mit dem elektroakustischen Indikator 8 erfaßt. Durch Aufsetzen dieses Indikators an verschiedenen Punkten des Kessels läßt sich dann die räumliche Lage der Störstelle im Inneren bestimmen. Natürlich ist dieses Verfahren auch bei dicht an der Kesselwand liegenden Störstellen anwendbar. In diesem Fall treffen die Druckwellen mit sehr kurzer Laufzeit auf die Kesselwand auf und breiten sich dann längs dieser aus. Die Fehlerstelle befindet sich dann hinter dem Punkt der Kesseloberiläche mit der kleinsten Laufzeit.In this way the oscilloscope runs at the onset of each discharge in only a very short delay time. The delay time can then be seen on the screen until the pressure wave hits the boiler wall. The arrival the pressure wave is detected with the electroacoustic indicator 8. By putting on this indicator at different points of the boiler can then be the spatial Determine the position of the fault inside. Of course, this procedure is also at defects lying close to the boiler wall can be used. In this case, meet the pressure waves hit the boiler wall with a very short duration and spread then along this out. The point of failure is then behind the point of Boiler surface with the shortest running time.

Claims (7)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ortung innerer Entladungen in Transformatoren, Drosselspulen, Wandlern u. dgl. unter Verwendung von elektroakustischen Indikatoren, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehlerortbestimmung die Laufzeit der von der Störstelle ausgehenden Druckwellen benutzt wird. Claims: 1. Method for locating internal discharges in transformers, Choke coils, transducers and the like using electroacoustic indicators, characterized in that for the determination of the location of the fault, the running time of the fault location outgoing pressure waves is used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehlerortbestimmung mindestens zwei elektroakustische Indikatoren gleichzeitig auf die Kesseloberfläche oder sonstige geeignete Punkte des Prüflings aufgesetzt werden und durch Messung der Laufzeitdifferenzen der Fehlerort bestimmt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that for determining the location of the fault at least two electroacoustic indicators on the boiler surface at the same time or other suitable points of the test object are placed and by measurement the error location is determined by the transit time differences. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Laufzeit mittels eines Oszillographen erfolgt. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the The transit time is determined using an oscilloscope. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des Oszillographen durch die bei inneren Entladungen an den Klemmen des Prüflings auftretenden Koronaimpulse, die in geeigneter Weise verstärkt werden, erfolgt. 4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the The oscilloscope is triggered by the internal discharges at the terminals of the Corona impulses occurring in the test object, which are amplified in a suitable manner, he follows. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehlerortbestimmung jeweils nur der erste Teil der von den einzelnen Entladungsimpulsen ausgehenden Druckwellen, insbesondere die Stirn dieser Druckwellen, benutzt wird. 5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that for Determination of the location of the fault in each case only the first part of the individual discharge pulses outgoing pressure waves, in particular the forehead of these pressure waves, is used. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehlerortbestimmung lediglich ein elektroakustischer Indikator benutzt wird und die Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten der Entladung und dem Eintreffen der Druckwelle an verschiedenen Punkten gemessen wird, wobei das Auftreten der Entladung mit nur geringer Verzögerungszeit durch Messung der damit verbundenen Spannungsimpulse an den Klemmen des Prüflings und das Eintreffen der Druckwelle an den betreffenden Punkten mittels eines elektroakustischen Indikators bestimmt werden. 6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that for Only an electroacoustic indicator is used to determine the location of the fault and the time difference between the occurrence of the discharge and the arrival of the pressure wave is measured at different points, the occurrence of the discharge with only short delay time by measuring the associated voltage pulses the clamps of the test object and the impact of the pressure wave on the relevant Points are determined by means of an electroacoustic indicator. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Laufzeit auch die Umformung des ersten Teils, insbesondere der Stirn der Druckwelle, benutzt wird. 7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that in addition to the runtime also includes the deformation of the first part, in particular the forehead of the pressure wave, is used. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 567 814. Documents considered: German Patent No. 567 814.