DE2315323B2

DE2315323B2 - Einrichtung zur Erfassung dielektrischer Durchschläge in metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen

Info

Publication number: DE2315323B2
Application number: DE2315323A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ehmann; Manfred Lieske; Willi Olsen; Gerhard Perst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-23
Filing date: 1973-03-23
Publication date: 1980-06-19
Also published as: FR2222777A1; JPS49128245A; IT1011608B; CH569372A5; JPS582540B2; NL7403888A; DE2315323A1; US3887915A; SE397907B; GB1460165A; FR2222777B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur *5 Erfassung dielektrischer Durchschläge in metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen mit mehreren gasdicht geschotteten Teilabschnitten, bei der der fehlerbehaftete Teilabschnitt durch mindestens ein ortsfestes Meßorgan erfaßt wird, das mit einer Auswerte-, Signal- so oder Steuereinrichtung verbunden ist.

Aus der DE-OS 16 65 637 ist eine druckgasisolierle Hochspannungsschaltanlage bekannt, bei der eine Überwachungseinrichtung bei höheren Drücken als dem Betriebsdruck die Abschaltung der Anlage « veranlaßt. Auf diese Weise soll ohne Aufwand die Möglichkeit gegeben sein, Erdschlußlichtbögen zu beseitigen. Bei der bekannten Ausführungsform wird dementsprechend nicht der Lichtbogen unmittelbar, sondern die von ihm durch Erwärmung des Gases w hervorgerufene Drucksteigerung erfaßt. Bei Ausbildung der bekannten Anlage mit einer Schottung in mehrere Gasräume soll für jeden Gasraum eine eigene Überwachungseinrichtung vorgesehen sein. Ausgehend von dieser bekannten Ausführungsform besteht bei der »>'> Erfindung die Aufgabe, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die ohne Aufwand, d. h. insbesondere ohne einen Eingriff in bestehende

Anlagen, betrieben werden kann.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Meßorgan ein die an der Durchschlagstelle entstehenden und von der Kapselung übertragenen Schallwellen erfassender elektroakustischer Wandler ist, der über ein frequenz- und amplitudenabhängiges Filter und eine Zeitschalteinrichtung mit der Auswerte-, Signal- oder Steuereinrichtung verbunden ist Der die Schallwellen erfassende elektroakustische Wandler, der bevorzugt als Körperschallmikrofon ausgebildet ist wird auf der Kapselungsaußenseite angebracht, so daß er bei Auftreten dielektrischer Durchschläge ein elektrisches Signal abgeben kann. Dieses Signal wird zur Ausblendung von Störsignalen einem frequenz- und amplitudenabhängigen Filter zugeführt und von dort -_iner Zeitschalteinrichtung zugeleitet die der Unterdrückung von Signalen, die nicht auf dielektrischen Durchschlägen beruhen, dient

Aus der DE-PS 7 44 206 ist es bereits bekannt, zur Erfassung dielektrischer Durchschläge in Hochspannungsschaltanlagen mit mehreren Teilabschnitten in diesen ortsfeste Meßorgane vorzusehen, die auf beliebige, zwangsläufig mit einem Lichtbogen verbundene, Begleiterscheinungen, wie z. B. Druck, Wärme, Schall, reagieren und die mit nachgeordneten Steuer- und Signalmitteln verbunden sind.

Es ist weiterhin bereits eine Einrichtung zur Erfassung elektrischer Entladungen in gekapselten, mit Flüssigkeit gefüllten Transformatoren bekannt bei der mehrere ortsfest auf der Kapselung angebrachte elektroakustischer Wandler, die durch eine im Inneren des Transformators stattfindende Entladung entstehenden und über die Flüssigkeit weitergeleiteten Schallwellen erfassen (US-PS 35 05 597). Weiterhin ist aus dieser Patentschrift bekannt, die Ausgangssignale der elektroakustischen Wandler über Frequenz- und Amplitudenfilter einem getriggerten Mehrstrahloszillographen zuzuführen, in dem die Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten der Schallsignale an den unterschiedlichen Wandlern sichtbar gemacht werdet· kann.

In Hochspannungsschaltanlagen mit einer Mehrzahl von unterschiedlich ausgebildeten gasdicht geschotteten Teilabschnitten ist es vorteilhaft, im Bereich jeder Schottstelle je einen elektroakustischen Wandler anzuordnen. Zur Fixierung des Meßergebnisses ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eine Schalteinrichtung vorgesehen, die Laufzeitunterschiede der von allen elektroakustischen Wandlern abgegebenen Signale erfaßt und auswertet. Für eine Anpassung der Erfassungseinrichtung nach der Erfindung an Hochspannungsschaltanlagen, bei denen unterschiedliche Störgrößen das Meßergebnis beeinflussen könnten, is: das Filter in seiner Grundfrequenz und/oder Dämpfung einstellbar ausgeführt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung enthält die Auswerte-, Signal- oder Steuereinrichtung einen mit der Zeitschalteinrichtung direkt verbundenen Speicher, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Undgatters verbunden ist, wobei der zweite Eingang dieses Undgatters von einem die Hochspannungsschaltanlage überwachenden Netzschutz- oder Erdschlußanzeigegerät gespeist ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Einrichtung nach der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung mit einem Ausfiihrungsbeispiel beschrieben.

Die Fig. I zeigt in schematischer Darstellung eine metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage mit einer Einrichtung zur Erfassung dielektrischer Durchschläge.

In F i g, 2 ist ein Prinzipschaltbild der Einrichtung zur Erfassung dielektrischer Durchschläge gezeichnet

Die metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage nach F i g. I enthält einen Kabelabgang 1, einem damit verbundenen Linientrennschalter 2, der zu einem Leistungsschalter 3 führt und einen mit dem Leistungsschalter 3 verbundenen, als Kupplungsstück 4 ausgebildeten Rohrleiter, der zu einem Lasttrennschalter 5 führt Der Lasttrennschalter 5 ist einerseits mit einem Transformatorabgang 6 und andererseits nut einem weiteren, als Längstrenner wirkenden Lasttrennschalter 7 verbunden, der seinerseits über eine Erdungsschaltvorrichtung 8 mit einem Trennschalter 9 und über diesen mit einem Lasttrennschalter 10 in Verbindung steht

Der Lasttrennschalter iO ist einerseits mit einem Transformatorabgang 11 und andererseits mit einem Trennschalter 12 verbunden, der seinerseits über eine Erdungsschaltvorrichtung 13, einen als Längstrenner wirkenden Lasttrennschalter 14 und einen Lasttrennschalter 15 einerseits mit einem weiteren Trans'ormaiorabgang IS und andererseits mit einem als KupplungsstOck ausgebildeten Rohrleiter 17" verbunden ist Der Rohrleiter 17 ist mit einem Leistungsschalter verbunden, dessen anderer Anschluß über einen Linientrennschalter 19 mit einem Kabelabgang 20 verbunden ist

An den Stellen 21 befinden sich Schottwände, die die Hochspannungsschaltanlage in mehrere gasdicht und lichtbogenfest voneinander getrennte Teilabschnitte so unterteilt Um nach dem Auftreten eines dielektrischen Durchschlages in der metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage den fehlerbehafteten Teilabschnitt identifizieren zu können, ist jeder fehlerbehaftete Teilabschnitt im dargestellten Ausfühningsbeispiel mit mindestens einem elektroakustischen Wandler als Meßorgan versehen, das im Bereich jeder Schottstelle 21 angeordnet ist Die elektroakustischen Wandler sind als Meßorgan mit 22 bezeichnet Ein sich aufgrund eines dielektrischen Durchschlages ausbildender Lichtbogen ίο hat ein chaiukteristisches Geräusch, dessen Hauptkomponente das Doppelte der Netzfrequenz aufweist. An der Durchschlagstelle entstehen dementsprechend Schallwellen, die von der Kapselung übertragen werden und zu den mit der Kapselung verbundenen Meßorganen 22 gelangen. Dasjenige Meßorgan 22, das zuerst die charakteristische Schallwelle erfaßt, liefert das Kriterium für die Erfassung eines dielektrischen Durchschlages in der Hochspannungsschaltanlage.

In dem in F i g. 2 dargestellten Prinzipschaltbild sind so der Einfachheit halber nur drei elektroakustische Wandler 22 mit nachgeschalteten, gleichartig ausgeführten Leitungszügen dargestellt Der elektroakustische Wandler 22 speist einen Verstärker 23, dessen Ausgang mit einem auf das Doppelte der Netzfrequenz, beispielsweise 100 Hz abstimmbaren Filter 24 verbunden ist. Das Filter 24 kann in seiner Frequenz einstellbar ausgeführt sein. Es ist so ausgelegt, daß nur diejenigen Signalanteile des elektroakustischen Wandlers 22 an seinem Ausgang erscheinen, die die charakteristische ^h0 Frequenz 100 Hz aufweisen. Das Ausgangssignal des Filters 24 wird einem in seiner Amplitude abstimmbaren Verstärker 25 zugeführt, dessen Ausgangssignal einer SelektionsstuFe 26 zugeleitet wird Die Selektionsstufc 26 ist beispielsweise so durchgebildet, daß bei Auftre.ßn des ersten Signals eines Mikrofons die Leitungskanäle aller weiteren Mikrofone 22 gesperrt werden. Auf diese Weise erhält man von der Selektrionsstufe 26 eine eindeutige Aussage über den Ort des in der Hochspannungsschaltanlage erfaßten Schallereignisses.

Mit Hilfe des Filters 24 werden alle Störgrößen ausgeblendet, die die charakteristische Frequenz für einen Störlichtbogen nicht aufweisen. Ferner werden durch den Verstärker 25 nur diejenigen Signale verstärkt, die eine Mindestamplitude aufweisen, so daß Störsignale unterhalb eines bestimmten Pegels nicht zur Auswertung gelangen.

In einer Hochspannungsschaltanlage der in Fig. 1 dargestellten Art ergibt sich beim Schalten des Leistungsschalters 3 oder 18 unter Last ein Lichtbogen, der im Geräusch der eines Störlichtbogens ähnlich sein kann. Aus diesem Grund ist es in derartigen Hochspannungsschaltanlagen erforderlich, eine zusätzliche Einrichtung vorzusehen, die eine Erfassung des Leistungsschalter-Ausschaltüchtbof/ns verhindert

in F i g. 2 ist daher an den Ausgang der Sclcktionsstufe 26 eine Zeitschalteinrichtung 27 angeschlossen, die im Prinzip so aufgebaut ist, daß sie Signale dann und nur dann durchläßt wenn das auftretende Signal länger als die Löschzeit des Leistungsschalters beträgt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Ausschaltlichtbogen eines Leistungsschalters von der Erfassungseinrichtung gemäß der Erfindung nicht ausgewertet wird.

Bei Hochspannungsschaitanlagen, bei denen mit weiteren Störsignalen, beispielsweise mit auf doppelter Netzfrequenz schwingenden Störsignalen großer Amplitude mit einer die eingestellte Zeit der Zeitschalteinrichtung 27 übersteigenden Dauer ausgesetzt sind, kann es vorteilhaft sein, zur Unterdrückung derartiger Störsignale an die Zeitschalteinrichtung 27 einen Speicher 28 anzuschließen, der ein von der Zeitschalteinrichtung 27 durchgeschaltetes Signal über einen längeren vorwählbaren Zeitraum an seinem Ausgang speichert. Der Ausgang des Speichers 28 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Eingang eir^s Und-Gatters 29 verbunden. Der zweite Eingang des Und-Gatters wird von einem Gerät 30 gespeist, das entweder ein Netzschutzgerät zur Auslösung eines Leistungsschalters oder ein Erdschlußanzeigegerät sein kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Und-Gatter 29 an seinem Ausgang 31 dann und nur dann ein Signal abgibt, wenn ein elektrischer Durchschlag, der zur Auslösung eines Leistungsschalters und damit zur Abtrennung der fehlerbehafteten Teile der Hochspannungsschaltanlage geführt hat, vorgelegen hat.

Die Einrichtung zur Erfassung dielektrischer Durchschlj^i! in metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen hat im Falle der Ausführung mit gleichartig ausgebildeten Teijibschnitten vorteilhaft iiur ein Meßorgan je Teilabschnitt, das symmetrisch und mittig angeordnet ist. Damit können ohne hohen Aufwand HochspannungR'ibertragungsleitungen hinsichtlich dielektrischer Durchschlage ggf. durch Fernmessung überwacht werden.

Für die Ausgestaltungen der Ansprüche 2 b-s 6 wird, unabhängig vom Anspruch 1, kein Elementenschuu begehrt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erfassung dielektrischer Durchschläge in metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen mit mehreren gasdicht geschotteten Teilab- schnitten, bei der der fehlerbehaitete Teilabschnitt durch mindestens ein ortsfestes Meßorgan erfaßt wird, das mit einer Auswerte-, Signal- oder Steuereinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan (22) ein die an der Durchschlagstelle entstehenden und von der Kapselung übertragenen Schallwellen erfassender elektroakustischer Wandler ist, der über ein frequenz- und amplitudenabbängiges Riter (24, 2S) und eine Zeitschalteinrichtung (27) mit der Auswerte-, Signal- oder Steuereinrichtung verbunden ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich jeder Schottstelle (21) ein elektroakustischer Wandler angeordnet ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektroakustische Wandler als Körperschallmikrofon ausgebildet ist

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Laufzeitunterschiede der von allen elektroakustischen Wandlern abgegebenen Signale erfassenden und auswertenden Schalteinrichtung (26).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das Filter (24) in seiner Grundfrequenz und/oder Dämpfung einstellbar ausgeführt ist

6. Ei η rieh-'.ng nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte-, Signal· oder Steuereinrichtung einen mit der Zeitschalteinrichtung {27) direk· verbundenen Spei- J5 eher (28) enthält, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Und-Gatters (29) verbunden ist und daß der zweite Eingang des Und-Gatters (29) von einem die Hochspannungsschaltanlage überwachenden Netzschutz oder Erdschlußanzeigegerät (30) gespeist ist. -to