WO2015044331A1 - Verfahren und system zum gasfreien betrieb eines stufenschalters mit vorwähler - Google Patents

Verfahren und system zum gasfreien betrieb eines stufenschalters mit vorwähler Download PDF

Info

Publication number
WO2015044331A1
WO2015044331A1 PCT/EP2014/070594 EP2014070594W WO2015044331A1 WO 2015044331 A1 WO2015044331 A1 WO 2015044331A1 EP 2014070594 W EP2014070594 W EP 2014070594W WO 2015044331 A1 WO2015044331 A1 WO 2015044331A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oil
acetylene
closed
preselector
tap changer
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/070594
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Kaltenborn
Thomas Strof
Christian Hurm
Anatoli Saveliev
Gerhard BÄUML
Alfred Bieringer
Eduard ZERR
Wolfgang Albrecht
Martin Hausmann
Andreas Stocker
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
Publication of WO2015044331A1 publication Critical patent/WO2015044331A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0038—Tap change devices making use of vacuum switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/04—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings having provision for tap-changing without interrupting the load current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H2009/0061—Monitoring tap change switching devices

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for gas-free, in particular acety- lenoplasty operation of a tap changer with preselector.
  • tap changer or on-load tap-changer To change the transmission ratio of an oil-insulated transformer under load so-called tap changer or on-load tap-changer are provided whose structure and operation are known in principle and which are designed for wiring the winding taps of a tap winding of a transformer.
  • the fine selector is provided for powerless selection of the connected winding tap of the tap winding and the Vortex- to increase the control range, the selection depending on the application either as Wender for closing and countercurrent stage winding or as a coarse selector for articulation of the tap winding to the beginning or the End of the main winding of the transformer can be formed.
  • the load switching itself is done by the load changeover switch of the on-load tap-changer, from the previous to the new, preselected winding tap of the tap winding of the transformer.
  • the diverter switch usually has mechanical switching contacts and resistance contacts, wherein the switching contacts for direct connection of the respective winding taps with the load dissipation and the resistor contacts for short-term bridging by means of one or more Studentsschaltwi- standby serve.
  • on-load tap-changer is the integrated on-load tap-changer, also called load selector.
  • load selector the diverter switch and the fine selector are installed in one unit.
  • the winding tap to be connected is pre-selected and then connected.
  • This embodiment of an on-load tap changer can also have a preselection, which is arranged either outside or in the housing of the on-load tap changer, in an insulating medium, preferably insulating oil.
  • the diverter switch and the transformer are accommodated in different oil vessels, wherein the preselector and fine selector preferably located in the oil tank of the transformer, that is, they are operated in a common oil volume.
  • the transformer and the tap changer are arranged in a common oil vessel or in two separate oil vessels.
  • the preselector and fine selector often form a structural unit that is located in a common oil volume.
  • Such tap changers are exposed during operation to high mechanical and electrical stresses, which can lead to a technical failure of the tap changer and / or damage to the transformer.
  • damage to the on-load tap-changer can result from mechanical wear, electrical discharges at locations not previously provided, and / or excessive heating of live components.
  • gases are produced in the partially different closed oil volumes of the on-load tap-changer and / or the transformer.
  • the technically based view has prevailed that the arc and heat gases is an indicator of the state of aging and the technical performance parameters of the oil used. Indirect allocation to technical causes seems fundamentally possible by assessing the concentration of gases that can be assigned to certain physical processes.
  • arc gases such as H2 (hydrogen) and C2H2 (acetylene or ethyne) can be caused by partial discharges or discharges with breakdown in the transformer or arc and sparks on the preselector contacts of the tap changer.
  • arc gases can therefore arise in all types of switching stages of the tap changer mentioned above in different types and quantities.
  • Warming of the transformer windings and tap changer overcurrent resistances may also cause so-called thermal gases such as CH4 (methane), C2H6 (ethane), C2H4 (ethylene or ethene), C3H8 (propane) and C3H6 (propylene or propene) in normal operation. arise.
  • Oil and cellulose aging, as well as reactions of the oil with certain materials of the transformer windings or the tap changer can generate H2.
  • An inadequate Local cooling of the transformer windings increases the formation of said arc gases and changes their relationships to each other.
  • the selector it is preferable for the selector to generate heat gases due to faulty contacts.
  • Thermal oil aging and aging of the cellulose can generate aging gases such as CO and CO 2. If no cellulose is present, as is the case, for example, within the tap changer oil vessel, CO and CO 2 can be regarded as thermal gases, which allow conclusions to be drawn on the oil aging state.
  • the concentrations of the different gases within the oil volumes are governed by a variety of technical parameters, in particular the nature of the transformer oil used, the volume of oil, the closure of the oil vessel (breathing through a dehumidifier or hermetically sealed), the number of switching operations and the utilization of the transformer dependent and therefore vary considerably.
  • the object of the invention is to provide a method and a system for gas-free, in particular acetylene-free operation of a tap changer with preselector for uninterrupted changeover between a plurality of winding taps of a transformer, which eliminates the aforementioned disadvantages.
  • the invention proposes according to a first aspect, a method for gas-free, in particular acetylene-free operation of a tap changer with selection for uninterrupted switching between multiple winding taps of an oil-insulated transformer before, in which at least the selection is included in a closed oil volume and in the normal operation a variety be performed by switching operations, wherein
  • the preselector is operated such that in normal operation after a plurality of switching operations, the proportion of acetylene in the closed oil volume is below 10 times the detection limit of acetylene.
  • the general inventive idea is to operate the selection of the tap changer such that in normal operation, even after a plurality of switching operations, the proportion of acetylene in the closed oil volume remains below 10 times the detection limit of acetylene.
  • the detection limit of acetylene is currently at approximately 0.1 ppm.
  • the proportion of acetylene in the oil volume associated with the preselection remains unchanged, with the closed volume of oil associated with the selection being virtually free of acetylene.
  • the acetylene content is less than 0.1 ppm and thus can no longer be reliably detected, ie the closed volume of oil associated with the selection can therefore be regarded as quasi "acetylene-free.”
  • less than the limit of the detection limit of 0.1 ppm regardless of the number of preselector circuits, and in addition the proportion of hydrogen in relation to the total volume of the volume of oil closed is monitored for short-term changes
  • At least one switching element of the preselector is switched in a switching chamber separated from the closed oil volume, wherein the switching element is preferably formed by at least one vacuum interrupter or designed as a snap contact.
  • At least one switching element of the preselector is switched without contact to the closed oil volume, wherein the switching element is formed by at least one vacuum interrupter or by at least one semiconductor switching element.
  • the switching element is formed by at least one vacuum interrupter or by at least one semiconductor switching element.
  • the oil-insulated transformer and preselector may be operated in separate volumes of oil, namely the oil-insulated transformer in a sealed first volume of oil and the preselected second volume of oil, with the preselector and associated tap selector pick-up incorporated in a common volume of oil can be and form a structural unit.
  • a diverter switch of the tap changer is operated in the closed second oil volume.
  • the oil-insulated transformer, the diverter switch and the preselector can be operated in separate volumes of oil, namely the oil-insulated transformer in one completed first oil volume, the diverter switch in a sealed second oil volume, and the selector in a sealed third oil volume.
  • the preselector and an associated fine selector of the tap changer can be included in the common, third oil volume and form a structural unit.
  • the oil-insulated transformer in a closed first oil volume and the preselector and a diverter switch of the tap changer are operated in a closed second oil volume.
  • the proportion of acetylene in at least one of the closed oil volumes is measured and a corresponding measured value is determined;
  • This measured value is compared with a predetermined first threshold value; if this reading is greater than this threshold, an alarm signal is generated.
  • the proportion of hydrogen in at least one of the closed oil volumes is measured and a corresponding measured value is determined;
  • a rate of change of the proportion of hydrogen in at least one of the closed oil volumes is measured and a corresponding measured value is determined; comparing this reading with a predetermined positive third threshold;
  • At least one of the alarm signals triggers a shutdown of the transformer and / or the tap changer. It can be provided that
  • this measured value is compared with a predetermined fourth threshold value; - if this reading is greater than this threshold, the transformer
  • This fourth threshold may be arbitrarily selected as needed, for example less than or equal to or greater than the first threshold. For turning off the transformer and turning off the tap changer, different thresholds can be used.
  • the proportion of hydrogen in at least one of the closed oil volumes is measured and a corresponding measured value is determined;
  • This fifth threshold may be arbitrarily selected as needed, for example less than or equal to or greater than the second threshold.
  • different thresholds can be used.
  • a rate of change of the proportion of hydrogen in at least one of the closed oil volumes is measured and a corresponding measured value is determined; this measured value is compared with a predetermined positive, sixth threshold value;
  • This sixth threshold may be arbitrarily selected as needed, for example less than or equal to or greater than the third threshold. For turning off the transformer and turning off the tap changer, different thresholds can be used.
  • At least one of the measurements is at least partially congruent. is carried out continuously and / or at least partially periodically and / or at least partially at predetermined time intervals.
  • the invention proposes a system which is in particular designed and / or suitable and / or suitable for carrying out one of the proposed methods
  • At least one tap changer having a preselected in a closed first oil volume
  • the tap changer is designed for uninterrupted switching between a plurality of winding taps of the oil-insulated transformer
  • the proportion of acetylene in the closed oil volume is less than 10 times the detection limit of acetylene.
  • the detection limit of acetylene is approximately 0.1 ppm.
  • At least one switching element of the preselector is advantageously designed as a switching element which is encapsulated by the closed volume of oil or which is not in contact therewith.
  • the switching element is formed for example by at least one vacuum interrupter and / or at least one semiconductor switching element.
  • the tap changer is designed as a load selector.
  • the system comprises
  • At least one sensor for acetylene At least one sensor for acetylene
  • each sensor is designed such that it
  • the evaluation device is designed such that it
  • the system comprises
  • each sensor is designed such that it
  • the evaluation device is designed such that it
  • At least one of the measured values is greater than the respective threshold value, it can generate an alarm signal.
  • the system comprises
  • each sensor is designed such that it
  • the evaluation device is designed such that it
  • ⁇ Can determine a corresponding measured value from each measuring signal
  • the system comprises
  • control device for the transformer and / or the tap changer, which is connected to the evaluation device;
  • the evaluation device is designed such that it • can send at least one of the alarm signals to the controller;
  • the control device is designed such that it
  • the system comprises
  • At least one sensor for acetylene At least one sensor for acetylene
  • each sensor is designed such that it
  • the evaluation device is designed such that it
  • the transformer and / or the tap changer can switch off.
  • the system comprises
  • each sensor is designed such that it
  • the evaluation device is designed such that it
  • the transformer and / or the tap changer can switch off.
  • the system comprises
  • each sensor is designed such that it
  • the evaluation device is designed such that it
  • the transformer and / or the tap changer can switch off.
  • the measuring device is designed such that it
  • At least one of the measurements is at least partially continuous and / or at least partially periodic and / or at least partially predetermined
  • Each measuring device can be designed as desired in any desired manner, for example such that it can autonomously remove and analyze samples from the respective oil volume and / or at least one gas chromatograph and / or at least one photoacoustic spectroscope and / or at least one infrared Spectroscope includes.
  • Such gauges with a gas chromatograph are offered for example by Energy Support GmbH, Germany or by Morgan Schaffer, Canada.
  • Such measuring devices with a photoacoustic spectroscope are offered for example by General Electric Company, USA.
  • Such measuring devices with an infrared spectroscope are offered, for example, by LumaSense Technologies Inc., USA or by EMH Energy-Messtechnik GmbH, Germany.
  • At least one of the sensors can be supplied with samples of the oil from the respective closed oil volume.
  • the senor is arranged in the respective closed oil volume or in a measuring chamber which is or can be connected to the respective closed volume of oil and / or to which the samples can be supplied.
  • each of the proposed systems for example, one of the proposed Procedures are performed.
  • each of the proposed systems may be configured and / or serve and / or adapted to carry out and / or perform one of the proposed methods.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a system for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a second variant of the system for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a third variant of the system for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment variant of the system for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment of the system for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment of the system for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment variant of the system for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 8 shows an eighth variant of the system for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram relating to the concentration distribution of the different gases in the oil volume
  • FIG. 10 shows a ninth embodiment of the system for carrying out the method according to the invention.
  • FIGS. 1 to 8 and 10 are shown by way of example in schematic representations of different embodiments of a system 1 for carrying out the method according to the invention for acetylene-free operation of a tap changer or on-load tap-changer 2.
  • a tap changer 2 which has a diverter switch 2.1, a preselector 2.2 and a fine selector 2.3, wherein the diverter switch 2.1 is provided for uninterrupted switching between multiple winding taps of an oil-insulated transformer 3.
  • the preselector 2.2 has at least one switching element, which can be realized differently.
  • the preselector 2.2 can be configured, for example, as a turner or as a coarse selector. Also not shown in the figures Polungswiderand can be provided.
  • the on-load tap-changer 2 can also be embodied in an alternative embodiment variant, not shown in the figures, in the form of an integrated on-load tap-changer, also called a load selector.
  • a load selector also called a load selector.
  • the diverter switch 2.1 and the fine selector 2.3 are installed in one unit.
  • the load selector When the load selector is actuated, the winding tap to be connected is preselected and then connected in one operation.
  • Such a load selector also has an oil-insulated preselector 2.2.
  • the oil-insulated transformer 3 is arranged in a transformer tank 4, in which at least one closed first oil volume 5 is received.
  • Insulating oils are understood for the purposes of the invention not only mineral Elektroisolieröle but also synthetic and natural ester fluids and silicone oils.
  • the Ester fluids are suitable for high voltage insulation applications.
  • the transformer tank 4 has on its upper side a first expansion vessel 6 in order to be able to compensate for temperature-induced volume changes of the closed first oil volume 5.
  • the winding taps of the transformer 3 are connected via electrical connection lines to the fine selector 2.3 of the tap changer 2, wherein the tap changer 2 is preferably accommodated in the transformer tank 4.
  • the tap changer 2 can be outside of the transformer tank 4 may be accommodated in at least one separate switch housing ("compartment-type" or "double-compartment type”), which is preferably mounted on the transformer tank 4.
  • the diverter switch 2.1 is accommodated in a separate oil vessel 7, which has a second expansion vessel 8.
  • the oil vessel 7 and the second expansion vessel 8 are designed to receive a closed second oil volume 9.
  • the oil vessel 7 is completely accommodated in the transformer tank 4, whereas the further expansion vessel 8 extends upwards from the top side of the transformer vessel 4.
  • the preselector 2.2 and the oil-insulated transformer 1 are here operated in a common, closed volume of oil, namely the first volume of oil 5, i. the transformer 3, the preselector 2.2 and preferably also the fine selector 2.3 are located in the closed first oil volume 5. Frequently, the preselector 2.2 and the fine selector 2.3 form a structural unit.
  • This acetylene content can be kept constant below the detection limit by the use of an oil-insulated preselector 2.2, which can be switched without contact to the respective oil volume 5, 9, ie arises during normal operation of the tap changer 2 Even after a large number of switching operations, there is no arc gas acetylene and thus there is an approximately gas-free, in particular "acetylene-free", oil volume 5 in normal operation.
  • the preselector 2.2 of the tap changer 2 is operated in such a way that during normal operation, i. in normal error-free operation, the proportion of acetylene relative to the total volume of the closed volume of oil is below 10 times the detection limit, i. a limit of acetylene based on the total volume of the closed oil volume corresponding to 10 times the detection limit is not exceeded.
  • This limit has been found to be particularly reliable.
  • the stated proportion corresponds to approximately 1.0 ppm from a current detection limit of 0.1 ppm.
  • the 10-fold amount of the detection limit of 0.1 ppm represents the lower limit for a quantitatively reliable determination of the acetylene content in a given oil volume.
  • the detection limit may vary.
  • the switching element of the preselector 2.2 is switched such that the proportion or the limit of acetylene based on the total volume of the completed first oil volume 5 is less than 0.1 ppm.
  • the 10-fold amount of the detection limit of 1.0 ppm of acetylene falls below almost independently of the number of switching operations of the preselector 2.2.
  • the proportion of acetylene relative to the total volume of the completed first volume of oil 5 is not changed by the switching operations.
  • the proportion of hydrogen based on the total volume of the closed first oil volume 5, likewise is not influenced by the operation according to the invention of the preselector 2.2.
  • this may indirectly account for the increase in the proportion of acetylene, i. a sudden increase in the hydrogen content in the first oil volume 5 allows for indirect detection of acetylene in the oil volume 5.
  • the at least one switching element of the preselector 2.2 contactless, i. without being in direct contact with the closed first or second oil volume 5, 9 to be switched, wherein the switching element for this purpose is preferably in the form of a semiconductor switching element 1 1 is formed.
  • the preselector 2.2 and the fine selector 2.3 are accommodated in the oil tank 7 of the diverter switch 2.1, i. are operated in the closed second oil volume 9, which is separate from the closed first oil volume 5.
  • the transformer 3 and the preselector 2.2 are arranged in separate sealed oil volumes 5, 9.
  • the transformer 3 and the tap changer 2 with all its components, namely the diverter switch 2.1, the preselector 2.2 and the fine selector 2.3 are operated in the closed first oil volume 5, i. All of the aforementioned units are arranged in the transformer tank 4 and received therein.
  • FIG. 7 and 8 show a diverter switch 2.1 with a second oil vessel 7 and a preselection 2.2 with its own third oil vessel 7 ', which is received separately from the second oil vessel 7 in the transformer tank 4.
  • a third closed oil volume 12 is added in the third oil vessel 7 '.
  • the fine selector 2.3 is also arranged in the third oil vessel 7 'and thus in the third oil volume.
  • at least one switching element of the preselector 2.2 is switched in a switching chamber separated from the closed third oil volume 12, wherein the switching element is preferably formed by a vacuum interrupter 10.
  • FIG. 8 shows a variant embodiment in which the one switching element of the preselector 2.2 is switched without contact, ie, without coming into direct contact with the closed third oil volume 12, wherein the switching element for this purpose is preferably in the form of a semiconductor switching element 11.
  • the switching element for this purpose is preferably in the form of a semiconductor switching element 11.
  • a not shown in the figures measuring system can be provided with which the respective proportion of acetylene in the closed oil volume 5, 9 is determined and depending on the selection is operated 2.2, preferably controlled by the control unit.
  • FIG. 9 shows by way of example in a diagram the concentrations of the different gases in the diverter switch 2.1 associated oil volume 9 in the operation of the invention and after a plurality of switching operations.
  • the concentrations of the arc gases H2 and C2H2, the heat gases CH4, C2H6 and C2H4 and the aging gas CO are shown.
  • the concentration of acetylene increases significantly over the 10-fold amount of the detection limit of 0.1 ppm and thus immediately indicates a fault in the transformer 3 and / or in the tap-changer 2.
  • the system 1 comprises a measuring device 13 with a measuring chamber 14, a sensor 15 for acetylene and hydrogen and an evaluation device 16, a control device 17 for the on-load tap-changer 2 and the transformer 3, two oil lines 18 and two pumps 19.
  • the measuring device 13 is an example of a gas chromatograph, but can also be, for example, a photoacoustic spectroscope or an infrared spectroscope.
  • the sensor 15 is an example of a flame ionization detector for the gas chromatograph and connected to the evaluation device 16 and arranged in the measuring chamber 14.
  • the control device 17 is connected to the transformer 3, the on-load tap-changer 2 and the evaluation device 16.
  • the pumps 19 are connected to the evaluation device 16 and connected via the oil lines 18 to the measuring chamber 14 and the first oil volume 5 in the transformer tank 4, so that with appropriate control by the evaluation 16 samples of the oil either from this oil volume 5 in the measuring chamber 14 and after the respective measurement back into this oil volume 5 can promote.
  • the sensor 15 is designed such that it can measure the proportion of acetylene and the proportion of hydrogen in a sample supplied to the measuring chamber 14 and thus in the first oil volume 5 and can generate corresponding measuring signals.
  • the evaluation device 16 is designed such that it consists of the acetylene measurement signal determines a corresponding measured value, compares this measured value with a predetermined first threshold value and, if this measured value is greater than this threshold value, generates a first alarm signal which indicates a small increase in the proportion of acetylene.
  • the evaluation device 16 is embodied such that it determines a corresponding measured value from the hydrogen measurement signal, compares this measured value with a predetermined second threshold value and, if this measured value is greater than this threshold value, generates a second alarm signal which produces a small increase in the proportion of Indicates hydrogen.
  • the sensor 15 is designed such that it can measure a rate of change of the proportion of hydrogen in a sample supplied to the measuring chamber 14 and thus in the first oil volume 5 and can generate a corresponding measuring signal.
  • the evaluation device 16 is designed such that it determines a corresponding measured value from this measurement signal, compares this measured value with a predetermined third threshold, which is positive, and, if this measured value is greater than this threshold, generates a third alarm signal, which has a low rate of change indicates the proportion of hydrogen.
  • the evaluation device 16 is designed such that it determines a corresponding measured value from the acetylene measurement signal, compares this measured value with a predetermined fourth threshold, which is greater than the first threshold value, and, if this measured value is greater than this threshold value, a fourth alarm signal , which indicates a large increase in the proportion of acetylene, generates and sends to the controller 17.
  • the evaluation device 16 is designed such that it determines a corresponding measured value from the hydrogen measurement signal, compares this measured value with a predetermined fifth threshold, which is greater than the second threshold, and, if this measured value is greater than this threshold, a fifth alarm signal , which indicates a large increase in the proportion of hydrogen, generates and sends to the controller 17.
  • the evaluation device 16 is designed in such a way that it determines a corresponding measured value from this measurement signal, compares this measured value with a predetermined sixth threshold, which is greater than the third threshold, and, if this is the case Reading is greater than this threshold, a sixth alarm signal indicating a large rate of change of the proportion of hydrogen, generates and sends to the controller 17.
  • the control device 17 is designed such that it switches off the transformer and the tap changer after receiving the fourth, fifth or sixth alarm signal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum gasfreien, insbesondere acetylenfreien Betrieb eines Stufen schalters (2) mit Vorwähler (2.2) zum unterbrechungslosen Umschaltung zwischen mehreren Wicklungsanzapfungen eines ölisolierten Transformators (3), bei dem zumindest der Vorwähler (2.2) in einem abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) aufgenommen ist und bei dem im Normalbetrieb eine Vielzahl von Schalthandlungen durchgeführt werden, ist vorgesehen, dass der Vorwähler (2.2) derart betrieben wird, dass im Normalbetrieb nach einer Vielzahl von Schalthandlungen der Anteil von Acetylen in dem abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) unterhalb des 10-fachen Betrages der Detektionsgrenze von Acetylen liegt.

Description

VERFAHREN UND SYSTEM ZUM GASFREIEN BETRIEB EINES
STUFENSCHALTERS MIT VORWÄHLER
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum gasfreien, insbesondere acety- lenfreien Betrieb eines Stufenschalters mit Vorwähler.
Zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines ölisolierten Transformators unter Last werden so genannte Stufenschalter bzw. Laststufenschalter vorgesehen, deren Aufbau und Funktionsweise prinzipiell bekannt sind und die zur Beschaltung der Wicklungsanzap- fungen einer Stufenwicklung eines Transformators ausgebildet sind.
Ein derartiger, an die Stufenwicklung angeschlossener Laststufenschalter, weist üblicherweise einen Lastumschalter und einen Wähler auf, wobei der Wähler vorzugsweise aus einem Vorwähler und einem Feinwähler besteht. Der Feinwähler ist zur leistungslosen Auswahl der anzuschließenden Wicklungsanzapfung der Stufenwicklung und der Vorwäh- ler zur Vergrößerung des Regelbereiches vorgesehen, wobei der Vorwähler je nach Anwendungsfall entweder als Wender zur Zu- und Gegenschaltung der Stufenwicklung oder als Grobwähler zur Anlenkung der Stufenwicklung an den Anfang oder das Ende der Stammwicklung des Transformators ausgebildet sein kann.
Die Lastumschaltung selbst erfolgt durch den Lastumschalter des Laststufenschalters, und zwar von der bisherigen auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung der Stufenwicklung des Transformators. Hierzu weist der Lastumschalter üblicherweise mechanische Schaltkontakte und Widerstandskontakte auf, wobei die Schaltkontakte zur direkten Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfungen mit der Lastableitung und die Widerstandskontakte zur kurzzeitigen Überbrückung mittels eines oder mehrerer Überschaltwi- derstände dienen. Die Entwicklungen der letzten Jahre führen jedoch weg von Lastumschaltern mit mechanischen Schaltkontakten und hin zur Verwendung von Vakuumschaltröhren oder Halbleiterschaltelementen, insbesondere Leistungsschaltelementen als Schaltelemente für hohe Spannungen und Ströme, z.B. Thyristoren, GTOs, IGBTs und andere Bauelemente. Eine weitere Gattung der Laststufenschalter bilden die integrierten Laststufenschalter, auch Lastwähler genannt. Hier sind der Lastumschalter und der Feinwähler in einer Einheit verbaut. Beim Betätigen wird in einem Schritt die zu beschaltende Wicklungsanzap- fung vorgewählt und anschließend beschaltet. Auch diese Realisierungsform eines Laststufenschalters kann einen Vorwähler aufweisen, der entweder außerhalb oder im Gehäuse des Laststufenschalters angeordnet ist, und zwar in einem Isoliermedium, vorzugweise Isolieröl. Ferner bestehen unterschiedliche Ein- oder Anbauvarianten des Stufenschalters in Bezug auf das den Transformator aufnehmenden Gehäuse, welches ein Aufnahmegefäß für Isolieröl bildet. Üblicherweise sind der Lastumschalter und der Transformator in unterschiedlichen Ölgefäßen aufgenommen, wobei sich der Vorwähler und Feinwähler vorzugsweise im Ölgefäß des Transformators befindet, d.h. diese in einem gemeinsamen Ölvolumen betrieben werden. Auch sind Ausführungsvarianten denkbar, in denen der Transformator und der Stufenschalter in einem gemeinsamen Ölgefäß oder in zwei getrennten Ölgefäßen angeordnet sind. Der Vor- und Feinwähler bilden hierbei häufig eine bauliche Einheit aus, die sich in einem gemeinsamen Ölvolumen befindet.
Derartige Stufenschalter sind im Betrieb hohen mechanischen und elektrischen Bean- spruchungen ausgesetzt, die zu einem technischen Versagen des Stufenschalters und/oder einer Beschädigung des Transformators führen können. Insbesondere können Schädigungen des Stufenschalters durch mechanische Abnutzungen, elektrische Entladungen an nicht davor vorgesehenen Orten und/oder übermäßige Erwärmungen stromführender Bauteile entstehen. In den teilweise unterschiedlichen abgeschlossenen Ölvo- lumina des Stufenschalters und/oder des Transformators entstehen dadurch Gase. In der Fachwelt hat sich die technisch begründete Sicht durchgesetzt, dass die Lichtbogen- und Wärmegase ein Indikator für den Alterungszustand und die technischen Leistungsparameter des verwendeten Öles ist. Eine indirekte Zuordnung zu technischen Ursachen scheint grundsätzlich über die Bewertung der Konzentration von Gasen möglich, die be- stimmten physikalischen Vorgänge zugeordnet werden können. Beispielweise können Lichtbogengase wie H2 (Wasserstoff) und C2H2 (Acetylen oder Ethin) durch Teilentladungen bzw. Entladungen mit Durchschlag im Transformator oder Lichtbogen und Funken an den Vorwählerkontakten des Stufenschalters hervorgerufen werden. Lichtbogengase können somit prinzipiell bei allen eingangs erwähnten Schaltszenarien des Stufenschal- ters in unterschiedlichen Art und Menge entstehen. Durch die Erwärmung der Wicklungen des Transformators und der Überschaltwiderstände des Stufenschalters können im normalen Betrieb auch so genannte Wärmegase, wie CH4 (Methan), C2H6 (Ethan), C2H4 (Ethylen oder Ethen), C3H8 (Propan) und C3H6 (Propylen oder Propen) entstehen. Öl- und Zellulosealterung, sowie Reaktionen des Öls mit bestimmten Werkstoffen der Trans- formatorwicklungen oder des Stufenschalters können H2 erzeugen. Eine unzureichende lokale Kühlung der Transformatorwicklungen erhöht die Bildung der genannten Lichtbogengase und ändert deren Verhältnisse zueinander. Im Stufenschalter kann es vorzugsweise am Wähler zur Entstehung von Wärmegasen aufgrund von fehlerbehafteten Kontakten kommen. Durch thermische Ölalterung und Alterung der Zellulose können Alterungsgase wie CO und C02 generiert werden. Ist keine Zellulose vorhanden, wie es beispielsweise innerhalb des Stufenschalter-Ölgefäßes der Fall ist, können CO und C02 als Wärmegase angesehen werden, die Rückschlüsse auf den Ölalterungszustand zulassen. Die Konzentrationen der unterschiedlichen Gase innerhalb der Ölvolumina sind von einer Vielzahl von technischen Parametern, insbesondere der Beschaffenheit des verwendeten Transformatoröls, dem Ölvolumen, dem Verschluss des Ölgefäßes (atmend über einen Luftentfeuchter, oder hermetisch verschlossen), der Anzahl der Schalthandlungen und der Auslastung des Transformators abhängig und schwanken daher erheblich.
So zeigt beispielsweise die nachfolgende Tabelle aus„NETA WORLD 2005 / Doble" das Ergebnis einer Gas-in-ÖI-Analyse („Dissolved Gas Analysis - DGA"), dass unterschiedliche Ölsorten unter ansonsten gleichen Testbedingungen deutlich voneinander abweichende Anteile bzw. Konzentrationen aufweisen können.
Figure imgf000005_0001
Damit kommt den unterschiedlichen Konzentrationen der Gase nur eine bedingt belastbare Aussagekraft hinsichtlich des Betriebszustandes eines Stufenschalters und/oder Transformators zu, d.h. eine frühzeitige Detektion von unter Umständen auftretenden Schäden am Stufenschalter und/oder Transformator bzw. eine exakte Zuordnung einer Fehlerursache ist nahezu nicht möglich. Wünschenswert ist daher die Entstehung von Gasen im Normalbetrieb eines Stufenschalters auf ein Minimum zu reduzieren, d.h. einen Stufenschalter nahezu gasfrei zu betreiben, so dass bei der Detektion von ausgewählten Gasen im Normalbetrieb eine belastbare Aussage über den Betriebs- und Alterungszustand ei- nes Stufenschalters bzw. den daran angeschlossen Transformator getroffen werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zum gasfreien, insbesondere acetylenfreien Betrieb eines Stufenschalters mit Vorwähler zur unterbrechungslosen Um- schaltung zwischen mehreren Wicklungsanzapfungen eines Transformators anzugeben, das die zuvor genannten Nachteile beseitigt. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. . Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum gasfreien, insbesondere acetylenfreien Betrieb eines Stufenschalters mit Vorwähler zum unterbrechungslosen Umschaltung zwischen mehreren Wicklungsanzapfungen eines ölisolierten Trans- formators vor, bei dem zumindest der Vorwähler in einem abgeschlossenen Ölvolumen aufgenommen ist und bei dem im Normalbetrieb eine Vielzahl von Schalthandlungen durchgeführt werden, wobei
der Vorwähler derart betrieben wird, dass im Normalbetrieb nach einer Vielzahl von Schalthandlungen der Anteil von Acetylen in dem abgeschlossenen Ölvolumen un- terhalb des 10-fachen Betrages der Detektionsgrenze von Acetylen liegt.
Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, den Vorwähler des Stufenschalters derart zu betreiben, dass im Normalbetrieb auch nach einer Vielzahl von Schalthandlungen der Anteil von Acetylen im abgeschlossenen Ölvolumen unterhalb des 10-fachen Betrages der Detektionsgrenze von Acetylen verbleibt. Die Detektionsgrenze von Acetylen liegt derzeitig bei näherungsweise 0,1 ppm. Vorteilhaft bleibt in dieser Betriebsweise der Anteil des Acetylens in dem dem Vorwähler zugeordneten Ölvolumen unverändert, wobei das dem Vorwähler zugeordnete abgeschlossene Ölvolumen nahezu frei von Acetylen ist. Bei Detektion eines Acetylenanteils im abgeschlossenen Ölvolumen von mehr als 1 ,0 ppm, d.h. oberhalb des 10-fachen Betrages der derzeitigen Detektionsgrenze von 0,1 ppm, kann unter bestimmten Umständen davon ausgegangen werden, dass kein Normalbetrieb, sondern ein Fehlerfall vorliegt. In einer bevorzugten Ausführungsvariante liegt der Acetylenanteil unter 0,1 ppm und ist somit nicht mehr zuverlässig detektierbar, d.h. das dem Vorwähler zugeordnete abgeschlossene Ölvolumen kann daher als quasi„acetylen- frei" betrachtet werden. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der 10- fache Betrag der Detektionsgrenze von 0,1 ppm, unabhängig von der Anzahl der Schaltungen des Vorwählers unterschritten, wobei zusätzlich der Anteil an Wasserstoff, bezogen auf das Gesamtvolumen des abgeschlossenen Ölvolumens, auf kurzzeitige Änderungen überwacht wird. Durch die Überwachung des Wasserstoffanteils kann indirekt ein Rückschluss auf das Entstehen von Acetylen im Ölvolumen getroffen werden, insbesondere dann, wenn eine starke Zunahme des Wasserstoffanteils innerhalb einer kurzen Zeitdauer, beispielsweise innerhalb weniger Stunden, vorliegt.
Weiterhin vorteilhaft wird zumindest ein Schaltelement des Vorwählers in einer vom abge- schlossenen Ölvolumen abgetrennten Schaltkammer geschaltet, wobei das Schaltelement vorzugsweise durch zumindest eine Vakuumschaltröhre gebildet oder als Schnappkontakt ausgebildet ist. Durch die Verwendung eines gegenüber dem Ölvolumen gekapselten Schaltelementes, beispielsweise in Form einer Vakuumschaltröhre oder eines Schnappkontaktes, wird die Entstehung von Acetylen im Ölvolumen aufgrund von Licht- bögen oder Schaltfunken vermieden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante wird zumindest ein Schaltelement des Vorwählers ohne Kontakt zum abgeschlossenen Ölvolumen geschaltet, wobei das Schaltelement durch wenigstens eine Vakuumschaltröhre oder durch zumindest ein Halbleiterschaltelement gebildet wird. Auch bei einer Realisierung des Vorwählers mittels Halbleiterschaltelementen erfolgt kein Energieeintrag in Form eines Lichtbogens oder Schaltfunkens in das Ölvolumen, d.h. das Entstehen von Acetylen im Ölvolumen wird ebenfalls vermieden. Eine weitere eintragsfreie Ausführungsform bildet ein Vorwähler, der separat in Öl oder SF6 gekapselt, d.h. in einem separaten Volumen/Raum angeordnet, ist. Weiterhin vorteilhaft werden der Vorwähler und der ölisolierte Transformator in einem gemeinsamen abgeschlossenen ersten Ölvolumen betrieben. Der Lastumschalter des Stufenschalters wird vorzugsweise in einem abgeschlossenen zweiten Ölvolumen betrieben.
Alternativ hierzu können der ölisolierte Transformator und der Vorwähler in getrennten Ölvolumen betrieben werden, und zwar der ölisolierte Transformator in einem abge- schlossenen ersten Ölvolumen und der Vorwähler in einem abgeschlossenen zweiten Ölvolumen, wobei der Vorwähler und ein zugeordneter Feinwähler des Stufenschalters im einem gemeinsamen Ölvolumen aufgenommen sein können und eine bauliche Einheit bilden können.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Lastumschalter des Stufenschalters in dem abge- schlossenen zweiten Ölvolumen betrieben wird.
Auch können der ölisolierte Transformator, der Lastumschalter und der Vorwähler in getrennten Ölvolumen betrieben werden, und zwar der ölisolierte Transformator in einem abgeschlossenen ersten Olvolumen, der Lastumschalter in einem abgeschlossenen zweiten Olvolumen und der Vorwähler in einem abgeschlossenen dritten Olvolumen. Auch hier können der Vorwähler und ein zugeordneter Feinwähler des Stufenschalters im gemeinsamen, dritten Olvolumen aufgenommen sein und eine bauliche Einheit bilden. In einer weiteren Ausführungsvariante werden der ölisolierte Transformator in einem abgeschlossenen ersten Olvolumen und der Vorwähler und ein Lastumschalter des Stufenschalters in einem abgeschlossenen zweiten Olvolumen betrieben.
Schließlich besteht noch die Möglichkeit, dass der ölisolierte Transformator und der Stufenschalter in einem gemeinsamen abgeschlossenen Olvolumen betrieben werden, d.h. alle Komponenten des Transformators und des Stufenschalters sind in einem gemeinsamen abgeschlossenen Ölgefäß, vorzugsweise einem Transformatorkessel aufgenommen.
Es kann vorgesehen sein, dass
der Anteil von Acetylen in wenigstens einem der abgeschlossenen Olvolumen gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird;
- dieser Messwert mit einem vorbestimmten ersten Schwellenwert verglichen wird; falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass
der Anteil von Wasserstoff in wenigstens einem der abgeschlossenen Olvolumen gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird;
dieser Messwert mit einem vorbestimmten zweiten Schwellenwert verglichen wird; falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass
- eine Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff in wenigstens einem der abgeschlossenen Olvolumen gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird; dieser Messwert mit einem vorbestimmten positiven, dritten Schwellenwert verglichen wird;
falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Alarmsignale ein Abschalten des Transformators und/oder des Stufenschalters auslöst. Es kann vorgesehen sein, dass
der Anteil von Acetylen in wenigstens einem der abgeschlossenen Ölvolumen gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird;
dieser Messwert mit einem vorbestimmten vierten Schwellenwert verglichen wird; - falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, der Transformator
und/oder der Stufenschalter abgeschaltet wird.
Dieser vierte Schwellenwert kann nach Bedarf beliebig gewählt sein, beispielsweise kleiner oder gleich oder größer als der erste Schwellenwert. Für das Abschalten des des Transformators und das Abschalten des Stufenschalters können auch unterschiedliche Schwellenwerte verwendet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass
der Anteil von Wasserstoff in wenigstens einem der abgeschlossenen Ölvolumen gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird;
dieser Messwert mit einem vorbestimmten fünften Schwellenwert verglichen wird; - falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, der Transformator
und/oder der Stufenschalter abgeschaltet wird.
Dieser fünfte Schwellenwert kann nach Bedarf beliebig gewählt sein, beispielsweise kleiner oder gleich oder größer als der zweite Schwellenwert. Für das Abschalten des des Transformators und das Abschalten des Stufenschalters können auch unterschiedliche Schwellenwerte verwendet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass
eine Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff in wenigstens einem der abgeschlossenen Ölvolumen gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird; dieser Messwert mit einem vorbestimmten positiven, sechsten Schwellenwert ver- glichen wird;
falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, der Transformator und/oder der Stufenschalter abgeschaltet wird.
Dieser sechste Schwellenwert kann nach Bedarf beliebig gewählt sein, beispielsweise kleiner oder gleich oder größer als der dritte Schwellenwert. Für das Abschalten des des Transformators und das Abschalten des Stufenschalters können auch unterschiedliche Schwellenwerte verwendet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Messungen zumindest teilweise kon- tinuierlich und/oder zumindest teilweise periodisch und/oder zumindest teilweise in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt wird.
Die Erfindung schlägt gemäß einem zweiten Aspekt ein System vor, das insbesondere zur Durchführung eines der vorgeschlagenen Verfahren ausgebildet und/oder geeignet ist und/oder dient, umfassend
wenigstens einen Stufenschalter mit einem in einem abgeschlossenen ersten Ölvo- lumen aufgenommenen Vorwähler,
einen mit dem Stufenschalter verbundenen ölisolierten Transformator mit mehreren Wicklungsanzapfungen,
wobei
der Stufenschalter zum unterbrechungslosen Umschalten zwischen mehreren Wicklungsanzapfungen des ölisolierten Transformators ausgebildet ist,
im Normalbetrieb nach einer Vielzahl von Schalthandlungen der Anteil von Acetylen in dem abgeschlossenen Ölvolumen unterhalb des 10-fachen Betrages der Detekti- onsgrenze von Acetylen liegt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Detektionsgrenze von von Acetylen bei näherungsweise 0,1 ppm liegt.
Weiterhin vorteilhaft ist zumindest ein Schaltelement des Vorwählers als vom abgeschlossenen Ölvolumen abgekapseltes oder ohne Kontakt hierzu schaltendes Schaltelement ausgebildet. Das Schaltelement ist beispielsweise durch zumindest eine Vakuumschaltröhre und/oder zumindest ein Halbleiterschaltelement gebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass der Stufenschalter als Lastwähler ausgebildet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das System umfasst
ein Messgerät, das
• wenigstens einen Sensor für Acetylen; und
• eine Auswerteeinrichtung umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor derart ausgebildet ist, dass er
• den Anteil von Acetylen in in einem der abgeschlossenen Ölvolumen messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann;
die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen kann; • falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das System umfasst
ein Messgerät, das
· wenigstens einen Sensor für Wasserstoff; und
• eine Auswerteeinrichtung umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor derart ausgebildet ist, dass er
• den Anteil von Wasserstoff in einem der abgeschlossenen Ölvolumen messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann;
die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das System umfasst
ein Messgerät, das
• wenigstens einen Sensor für Wasserstoff; und
• eine Auswerteeinrichtung umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor derart ausgebildet ist, dass er
• eine Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff in einem der abgeschlossenen Ölvolumen messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann; die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
· aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten positiven Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugen kann. Es kann vorgesehen sein, dass das System umfasst
eine Steuereinrichtung für den Transformator und/oder den Stufenschalter, die an die Auswerteeinrichtung angeschlossen ist;
wobei
die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie • wenigstens eines der Alarmsignals an die Steuereinrichtung senden kann; die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
• nach Empfang wenigstens eines der Alarmsignale den Transformator
und/oder den Stufenschalter abschalten kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das System umfasst
ein Messgerät, das
• wenigstens einen Sensor für Acetylen; und
• eine Auswerteeinrichtung umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor derart ausgebildet ist, dass er
• den Anteil von Acetylen in einem der abgeschlossenen Ölvolumen messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann;
die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, den Transformator und/oder den Stufenschalter abschalten kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das System umfasst
ein Messgerät, das
• wenigstens einen Sensor für Wasserstoff; und
• eine Auswerteeinrichtung umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor derart ausgebildet ist, dass er
• den Anteil von Wasserstoff in einem der abgeschlossenen Ölvolumen messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann;
die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, den Transformator und/oder den Stufenschalter abschalten kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das System umfasst
ein Messgerät, das
• wenigstens einen Sensor für Wasserstoff; und • eine Auswerteeinrichtung umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor derart ausgebildet ist, dass er
• eine Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff in einem der abgeschlosse- nen Ölvolumen messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann; die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten positiven Schwellenwert vergleichen kann;
· falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, den Transformator und/oder den Stufenschalter abschalten kann.
Es kann vorgesehen sein, dass
das Messgerät derart ausgebildet ist, dass es
• wenigstens eine der Messungen zumindest teilweise kontinuierlich und/oder zumindest teilweise periodisch und/oder zumindest teilweise in vorbestimmten
Zeitintervallen durchführen kann.
Jedes Messgerät kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise derart, dass es autonom Proben aus dem jeweiligen Ölvolumen entnehmen und analysieren kann und/oder wenigstens einen Gaschromatographen und/oder wenigs- tens ein photoakustisches Spektroskop und/oder wenigstens ein Infrarot-Spektroskop umfasst. Derartige Messgeräte mit einem Gaschromatographen werden beispielsweise von Energy Support GmbH, Deutschland oder von Morgan Schaffer, Kanada angeboten. Derartige Messgeräte mit einem photoakustischen Spektroskop werden beispielsweise von General Electric Company, USA angeboten. Derartige Messgeräte mit einem Infrarot- Spektroskop werden beispielsweise von LumaSense Technologies Inc., USA oder von EMH Energie-Messtechnik GmbH, Deutschland angeboten.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens einem der Sensoren Proben des Öls aus dem jeweiligen abgeschlossenen Ölvolumen zugeführt werden können.
Es kann vorgesehen sein, dass der Sensor in dem jeweiligen abgeschlossenen Ölvolu- men oder in einer Messkammer angeordnet ist, die mit mit dem jeweiligen abgeschlossenen Ölvolumen verbunden ist oder werden kann und/oder der die Proben zugeführt werden können.
Mit jeder der vorgeschlagenen Systeme kann beispielsweise eines der vorgeschlagenen Verfahren durchgeführt werden. Vorzugsweise kann jedes der vorgeschlagenen Systeme derart ausgebildet sein und/oder dazu dienen und/oder dafür geeignet sein, dass sie eines der vorgeschlagenen Verfahren ausführt und/oder ausführen kann.
Die Ausführungen und Erläuterungen zu einem der Aspekte der Erfindung, insbesondere zu einzelnen Merkmalen dieses Aspektes, gelten entsprechend auch analog für die anderen Aspekte der Erfindung.
Die Ausdrucke„näherungsweise",„im Wesentlichen" oder„etwa" bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Einzelheiten in den Zeichnungen sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen sollen den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern verweisen lediglich auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen.
Die Zeichnungen zeigen in
FIG. 1 eine erste Ausführungsvariante eines Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
FIG. 2 eine zweite Ausführungsvariante des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
FIG. 3 eine dritte Ausführungsvariante des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
FIG. 4 eine vierte Ausführungsvariante des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
FIG. 5 eine fünfte Ausführungsvariante des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; FIG. 6 eine sechste Ausführungsvariante des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
FIG. 7 eine siebte Ausführungsvariante des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
FIG. 8 eine achte Ausführungsvariante des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
FIG. 9 ein schematisches Diagramm betreffend die Konzentrationsverteilung der unterschiedlichen Gase im Ölvolumen;
FIG. 10 eine neunte Ausführungsvariante des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den FIG. 1 bis 8 und 10 sind beispielhaft in schematischen Darstellungen unterschiedliche Ausführungsvarianten eines Systems 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum acetylenfreien Betriebes eines Stufenschalters bzw. Laststufenschalter 2 gezeigt.
In allen Ausführungsbeispielen ist ein Stufenschalter 2 vorgesehen, der einen Lastumschalter 2.1 , einen Vorwähler 2.2 und einen Feinwähler 2.3 aufweist, wobei der Lastumschalter 2.1 zum unterbrechungslosen Umschaltung zwischen mehreren Wicklungsanzapfungen eines ölisolierten Transformators 3 vorgesehen ist. Der Vorwähler 2.2 weist zumindest ein Schaltelement auf, welches unterschiedlich realisiert sein kann. Der Vorwähler 2.2 kann beispielsweise als Wender oder als Grobwähler ausgebildet sein. Auch können nicht in den Figuren dargestellte Polungswiderstände vorgesehen sein.
Der Laststufenschalter 2 kann auch in einer nicht in den Figuren dargestellten alternativen Ausführungsvariante in Form eines integrierten Laststufenschalters - auch Lastwähler genannt - ausgebildet sein. Hierbei sind der Lastumschalter 2.1 und der Feinwähler 2.3 in einer Einheit verbaut. Beim Betätigen des Lastwählers wird dabei in einem Arbeitsgang die zu beschaltende Wicklungsanzapfung vorgewählt und anschließend beschaltet. Ein derartiger Lastwähler weist ebenfalls einen ölisolierten Vorwähler 2.2 auf.
Der ölisolierte Transformator 3 ist in einem Transformatorkessel 4 angeordnet, in dem zumindest ein abgeschlossenes erstes Ölvolumen 5 aufgenommen ist. Unter Isolierölen werden im Sinne der Erfindung nicht nur mineralische Elektroisolieröle sondern auch synthetische und natürliche Esterflüssigkeiten sowie Silikonöle verstanden. Die Esterflüssigkeiten sind für Hochspannungsisolieranwendungen ertüchtigt.
Vorzugsweise weist der Transformatorkessel 4 an seiner Oberseite ein erstes Ausdehnungsgefäß 6 auf, um temperaturbedingte Volumenänderungen des abgeschlossenen ersten Ölvolumens 5 ausgleichen zu können. Die Wicklungsanzapfungen des Transfor- mators 3 sind in den vorliegenden Ausführungsbeispielen über elektrische Anschlussleitungen mit dem Feinwähler 2.3 des Stufenschalters 2 verbunden, wobei der Stufenschalter 2 vorzugsweise im Transformatorkessel 4 aufgenommen ist („in-tank-type"). Alternativ kann der Stufenschalter 2 außerhalb des Transformatorkessels 4 in zumindest einem separaten Schaltergehäuse aufgenommen sein („compartment-type" bzw. „double compartment type"), welches vorzugsweise an den Transformatorkessel 4 angebaut ist.
Bei der Ausführungsvariante gemäß FIG. 1 und 2 ist der Lastumschalter 2.1 in einem separaten Ölgefäß 7 aufgenommen, welches über ein zweites Ausdehnungsgefäß 8 verfügt. Das Ölgefäß 7 und das zweite Ausdehnungsgefäß 8 sind zur Aufnahme eines abgeschlossenen zweiten Ölvolumens 9 ausgebildet. Das Ölgefäß 7 ist vollständig im Trans- formatorkessel 4 aufgenommen, wohingegen das weitere Ausdehnungsgefäß 8 sich von der Oberseite des Transformatorkessels 4 nach oben erstreckt. Der Vorwähler 2.2 und der ölisolierte Transformator 1 werden hierbei in einem gemeinsamen, abgeschlossenen Ölvolumen, und zwar dem ersten Ölvolumen 5 betrieben, d.h. der Transformator 3, der Vorwähler 2.2 und vorzugsweise auch der Feinwähler 2.3 befinden sich im abgeschlosse- nen ersten Ölvolumen 5. Häufig bilden der Vorwähler 2.2 und der Feinwähler 2.3 eine bauliche Einheit aus.
Im Normalbetrieb des Stufenschalters 2 werden eine Vielzahl von Schalthandlungen gesteuert durchgeführt. Hierzu ist zumindest eine, in den Figuren nicht dargestellte, Steuereinheit vorgesehen, in der eine zugehörige Steuerroutine ausgeführt wird. Bei diesen Schalthandlungen kann es zu der eingangs beschriebenen Entstehung von Lichtbogengasen wie Wasserstoff H2 und Acetylen C2H2 im jeweiligen Ölvolumen 5, 9 kommen, wobei für das erfindungsgemäße Verfahren lediglich die Schalthandlungen des Vorwählers 2.2 betrachtet werden. Die Erfinder haben erkannt, dass bei einem Normalbetrieb des ölisolierten Vorwählers 2.2 der Anteil von Acetylen im zugeordneten abgeschlos- sen Ölvolumen 5 abhängig von der Betriebsart des ölisolierten Vorwählers 2.2 ist. Dieser Acetylenanteil kann durch die Verwendung eines ölisolierten Vorwählers 2.2, der ohne Kontakt zum jeweiligen Ölvolumen 5, 9 geschaltet werden kann, konstant unterhalb der Detektionsgrenze gehalten werden, d.h. im Normalbetrieb des Stufenschalters 2 entsteht auch nach einer Vielzahl von Schalthandlungen kein Lichtbogengas Acetylen und damit liegt im Normalbetrieb ein näherungsweise gasfreies, insbesondere„acetylenfreies" Ölvo- lumen 5 vor.
Erfindungsgemäß wird zur Realisierung dessen der Vorwähler 2.2 des Stufenschalters 2 derart betrieben, dass im Normalbetrieb, d.h. im normalen fehlerfreien Betrieb, der Anteil von Acetylen bezogen auf das Gesamtvolumen des abgeschlossenen Ölvolumens unterhalb dem 10-fachen Betrag der Detektionsgrenze liegt, d.h. ein Grenzwert von Acetylen bezogen auf das Gesamtvolumen des abgeschlossenen Ölvolumens entsprechend dem 10-fachen Betrag der Detektionsgrenze wird nicht überschritten. Dieser Grenzwert hat sich als besonders zuverlässig herausgestellt. Der genannte Anteil entspricht ausgehend von einer derzeitigen Detektionsgrenze von 0,1 ppm näherungsweise 1 ,0 ppm. Der 10- fache Betrag der Detektionsgrenze von 0,1 ppm stellt die untere Grenze für eine quantitativ zuverlässige Bestimmung des Acetylenanteils in einem vorgegebenen Ölvolumen dar. Abhängig von der jeweiligen Analysemethode kann die Detektionsgrenze variieren. In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird das Schaltelement des Vorwählers 2.2 derart geschaltet, dass der Anteil bzw. der Grenzwert an Acetylen bezogen auf das Gesamtvolumen des abgeschlossenen ersten Ölvolumens 5 unter 0,1 ppm liegt. Durch das erfindungsgemäße Schalten des Vorwählers 2.2 wird der 10-fache Betrag der Detektionsgrenze von 1 ,0 ppm Acetylen nahezu unabhängig von der Anzahl der Schalthandlungen des Vorwählers 2.2 unterschritten. Damit wird der Anteil an Acetylen bezogen auf das Gesamtvolumen des abgeschlossenen ersten Ölvolumens 5 durch die Schalthandlungen nicht verändert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird durch den erfindungsgemäßen Betrieb des Vorwählers 2.2 der Anteil an Wasserstoff, bezogen auf das Gesamtvolumen des abgeschlossenen ersten Ölvolumens 5, ebenfalls nicht beeinflusst. Eine starke Zunahme des Wasserstoffanteils innerhalb sehr kurzer Zeit, beispielsweise binnen weniger Stunden oder Tage, deutet auf einen vom Normalbetrieb abweichenden Energieeintrag beispielsweise aufgrund von Teilentladungen oder Lichtbogen in das Ölvolumen 5, hin. Für Lichtbögen kann damit indirekt auf die Zunahme des Anteils an Acetylen geschlossen werden, d.h. eine sprungartige Zunahme des Wasserstoffanteils im ersten Ölvolumen 5 ermöglicht eine indirekte Detektion von Acetylen im Ölvolumen 5.
In einer Ausführungsvariante gemäß der FIG. 1 , 3 und 5 wird das zumindest eine Schaltelement des Vorwählers 2.2 in einer vom abgeschlossenen ersten bzw. zweiten Ölvolu- men 5, 9 abgetrennten Schaltkammer geschaltet, wobei das Schaltelement vorzugsweise durch eine Vakuumschaltröhre 10 gebildet ist.
Alternativ kann gemäß den Ausführungsvarianten der FIG. 2, 4 und 6 das zumindest eine Schaltelement des Vorwählers 2.2 kontaktlos, d.h. ohne in direkten Kontakt mit dem ab- geschlossenen ersten bzw. zweiten Ölvolumen 5, 9 zu gelangen, geschaltet werden, wobei das Schaltelement hierzu vorzugsweise in Form eines Halbleiterschaltelementes 1 1 ausgebildet ist.
Bei der Ausführungsvariante gemäß FIG. 3 und 4 des Systems 1 sind der Vorwähler 2.2 und der Feinwähler 2.3 im Ölgefäß 7 des Lastumschalters 2.1 aufgenommen, d.h. werden im abgeschlossenen zweiten Ölvolumen 9 betrieben, welches getrennt vom abgeschlossenen ersten Ölvolumen 5 ist. Somit sind der Transformator 3 und der Vorwähler 2.2 in voneinander getrennten abgeschlossenen Ölvolumina 5, 9 angeordnet.
In den Ausführungsvarianten gemäß der FIG. 5 und 6 werden der Transformator 3 und der Stufenschalter 2 mit allen seinen Komponenten, und zwar dem Lastumschalter 2.1 , dem Vorwähler 2.2 und dem Feinwähler 2.3 im abgeschlossenen ersten Ölvolumen 5 betrieben, d.h. alle vorgenannten Einheiten sind im Transformatorkessel 4 angeordnet bzw. darin aufgenommen.
Die weiteren Ausführungsvarianten gemäß der FIG. 7 und 8 zeigen einen Lastumschalter 2.1 mit einem zweiten Ölgefäß 7 und einen Vorwähler 2.2 mit ebenfalls eigenem, dritten Ölgefäß 7', welches getrennt vom zweiten Ölgefäß 7 im Transformatorkessel 4 aufgenommen ist. Im dritten Ölgefäß 7' ist ein drittes abgeschlossenes Ölvolumen 12 aufgenommen. Vorzugsweise ist der Feinwähler 2.3 ebenfalls im dritten Ölgefäß 7' und somit im dritten Ölvolumen angeordnet. Gemäß FIG. 7 wird zumindest ein Schaltelement des Vorwählers 2.2 in einer vom abgeschlossenen dritten Ölvolumen 12 abgetrennten Schalt- kammer geschaltet, wobei das Schaltelement vorzugsweise durch eine Vakuumschaltröhre 10 gebildet ist. FIG. 8 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der das eine Schaltelement des Vorwählers 2.2 kontaktlos, d.h. ohne in direkten Kontakt mit dem abgeschlossenen dritten Ölvolumen 12 zu gelangen, geschaltet werden, wobei das Schaltelement hierzu vorzugsweise in Form eines Halbleiterschaltelementes 1 1 ausgebildet ist. Auch kann ein nicht in den Figuren dargestelltes Messsystem vorgesehen sein, mit dem der jeweilige Anteil an Acetylen im abgeschlossenen Ölvolumen 5, 9 ermittelt wird und abhängig davon der Vorwähler 2.2 betätigt wird, vorzugsweise gesteuert über die Steuereinheit. In FIG. 9 werden beispielhaft in einem Diagramm die Konzentrationen der unterschiedlichen Gase in dem dem Lastumschalter 2.1 zugeordneten Ölvolumen 9 beim erfindungsgemäßen Betrieb und nach einer Vielzahl von Schalthandlungen dargestellt. Im Einzelnen sind die Konzentrationen der Lichtbogengase H2 und C2H2, die Wärmegase CH4, C2H6 und C2H4 sowie das Alterungsgas CO dargestellt.
Daraus geht hervor, dass die Konzentration von Acetylen C2H2 im untersuchten Ölvolumen 5, 9 gleich null ist und somit unterhalb des 10-fachen Betrages der Detektionsgrenze von 0,1 ppm liegt.
Bei Auftreten eines Fehlers im System 1 erhöht sich die Konzentration von Acetylen deut- lieh über den 10-fachen Betrag der Detektionsgrenze von 0,1 ppm und zeigt damit unmittelbar einen Fehler im Transformator 3 und/oder im Stufenschalter 2 an.
In FIG. 10 ist eine neunte Ausführungsform des Systems 1 schematisch dargestellt. Diese Ausführungsform ähnelt der ersten Ausführungsform, sodass im Folgenden vor Allem die Unterschiede näher erläutert werden. Bei dieser Ausführungsform umfasst das System 1 ein Messgerät 13 mit einer Messkammer 14, einem Sensor 15 für Acetylen und Wasserstoff und einer Auswerteeinrichtung 16, eine Steuereinrichtung 17 für den Laststufenschalter 2 und den Transformator 3, zwei Ölleitungen 18 und zwei Pumpen 19. Das Messgerät 13 ist beispielhaft ein Gaschromatograph, kann aber auch beispielsweise ein photoakustisches Spektroskop oder ein Infrarot- Spektroskop sein. Der Sensor 15 ist beispielhaft ein Flammenionisationsdetektor für den Gaschromatographen und an die Auswerteeinrichtung 16 angeschlossen sowie in der Messkammer 14 angeordnet. Die Steuereinrichtung 17 ist an den Transformator 3, den Laststufenschalter 2 und die Auswerteeinrichtung 16 angeschlossen. Die Pumpen 19 sind an die Auswerteeinrichtung 16 angeschlossen und über die Ölleitungen 18 mit der Mess- kammer 14 und dem ersten Ölvolumen 5 in dem Transformatorkessel 4 verbunden, sodass bei entsprechender Ansteuerung durch die Auswerteeinrichtung 16 Proben des Öls wahlweise aus diesem Ölvolumen 5 in die Messkammer 14 und nach der jeweiligen Messung wieder zurück in dieses Ölvolumen 5 fördern können.
Der Sensor 15 ist derart ausgebildet, dass er den Anteil von Acetylen und den Anteil von Wasserstoff in einer der Messkammer 14 zugeführten Probe und damit in dem ersten Ölvolumen 5 messen und entsprechende Messsignale erzeugen kann.
Die Auswerteeinrichtung 16 ist derart ausgebildet, dass sie aus dem Acetylen-Messsignal einen entsprechenden Messwert ermittelt, diesen Messwert mit einem vorbestimmten ersten Schwellenwert vergleicht und, falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein erstes Alarmsignal erzeugt, das eine geringe Erhöhung des Anteils von Acety- len anzeigt. Die Auswerteeinrichtung 16 ist derart ausgebildet, dass sie aus dem Wasserstoff- Messsignal einen entsprechenden Messwert ermittelt, diesen Messwert mit einem vorbestimmten zweiten Schwellenwert vergleicht und, falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein zweites Alarmsignal erzeugt, das eine geringe Erhöhung des Anteils von Wasserstoff anzeigt. Der Sensor 15 ist derart ausgebildet, dass er eine Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff in einer der Messkammer 14 zugeführten Probe und damit in dem ersten Ölvolu- men 5 messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann.
Die Auswerteeinrichtung 16 ist derart ausgebildet, dass sie aus diesem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermittelt, diesen Messwert mit einem vorbestimmten dritten Schwellenwert, der positiv ist, vergleicht und, falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein drittes Alarmsignal erzeugt, das eine geringe Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff anzeigt.
Die Auswerteeinrichtung 16 ist derart ausgebildet, dass sie aus dem Acetylen-Messsignal einen entsprechenden Messwert ermittelt, diesen Messwert mit einem vorbestimmten vierten Schwellenwert, der größer als der erste Schwellenwert ist, vergleicht und, falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein viertes Alarmsignal, das eine starke Erhöhung des Anteils von Acetylen anzeigt, erzeugt und an die Steuereinrichtung 17 sendet.
Die Auswerteeinrichtung 16 ist derart ausgebildet, dass sie aus dem Wasserstoff- Messsignal einen entsprechenden Messwert ermittelt, diesen Messwert mit einem vorbestimmten fünften Schwellenwert, der größer als der zweite Schwellenwert ist, vergleicht und, falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein fünftes Alarmsignal, das eine starke Erhöhung des Anteils von Wasserstoff anzeigt, erzeugt und an die Steuereinrichtung 17 sendet. Die Auswerteeinrichtung 16 ist derart ausgebildet, dass sie aus diesem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermittelt, diesen Messwert mit einem vorbestimmten sechsten Schwellenwert, der größer als der dritte Schwellenwert ist, vergleicht und, falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein sechstes Alarmsignal, das eine starke Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff anzeigt, erzeugt und an die Steuereinrichtung 17 sendet.
Die Steuereinrichtung 17 ist derart ausgebildet, dass sie nach Empfang des vierten, fünf- ten oder sechsten Alarmsignals den Transformator und den Stufenschalter abschaltet.
BEZUGSZEICHEN
1 System
2 Stufenschalter bzw. Laststufenschalter
2.1 Lastumschalter
2.2 Vorwähler
2.3 Feinwähler
3 Transformator
4 Transformatorkessel
5 erstes Ölvolumen
6 erstes Ausdehnungsgefäß
7 zweites Ölgefäß
T drittes Ölgefäß
8 zweites Ausdehnungsgefäß
9 zweites Ölvolumen
10 Vakuumschaltröhre
1 1 Halbleiterschaltelement
12 drittes Ölvolumen
13 Messgerät
14 Messkammer
15 Sensor
16 Auswerteeinrichtung
17 Steuereinrichtung
18 Ölleitungen
19 Pumpen

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum gasfreien, insbesondere acetylenfreien Betrieb eines Stufenschalters (2) mit Vorwähler (2.2) zum unterbrechungslosen Umschaltung zwischen mehreren Wicklungsanzapfungen eines ölisolierten Transformators (3), bei dem zumindest der Vorwähler (2.2) in einem abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) aufgenommen ist und bei dem im Normalbetrieb eine Vielzahl von Schalthandlungen durchgeführt werden, wobei
der Vorwähler (2.2) derart betrieben wird, dass im Normalbetrieb nach einer Vielzahl von Schalthandlungen der Anteil von Acetylen in dem abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) unterhalb des 10-fachen Betrages der Detektionsgrenze von Acetylen liegt.
2. Verfahren nach dem vorigen Anspruch, wobei
der 10-fache Betrag der Detektionsgrenze von Acetylen unabhängig von der Anzahl der Schaltungen des Vorwählers (2.2) unterschritten wird und insbesondere die Detektionsgrenze von Acetylen näherungsweise bei 0,1 ppm liegt.
3. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
die Änderung des Anteils an Wasserstoff bezogen auf das Gesamtvolumen des abgeschlossenen Ölvolumens (5, 9, 12) überwacht und zur Ermittlung des Anteils an Acetylen ausgewertet wird.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
wenigstens ein Schaltelement des Vorwählers (2.2) in einer von dem abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) abgetrennten Schaltkammer geschaltet wird und insbesondere durch wenigstens eine Vakuumschaltröhre (10) gebildet ist oder als
Schnappkontakt ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
wenigstens ein Schaltelement des Vorwählers (2.2) ohne Kontakt zu dem abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) geschaltet wird und insbesondere durch wenigstens eine Vakuumschaltröhre (10) oder durch wenigstens ein Halbleiterschaltelement (1 1 ) gebildet ist.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
wenigstens ein Schaltelement des Vorwählers (2.2) ohne Kontakt zu dem abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) geschaltet wird und insbesondere in einem sepa- raten Volumen mit Öl oder SF6 gekapselt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
der Vorwähler (2.2) und der ölisolierte Transformator (3) in einem gemeinsamen abgeschlossenen ersten Ölvolumen (5) betrieben werden.
8. Verfahren nach dem vorigen Anspruch, wobei
ein Lastumschalter (2.1 ) des Stufenschalters (2) in einem abgeschlossenen zweiten Ölvolumen (9) betrieben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
der ölisolierte Transformator (3) und der Vorwähler (2.2) in getrennten Ölvolumen (5, 9) betrieben werden, und zwar der ölisolierte Transformator (3) in einem abgeschlossenen ersten Ölvolumen (5) und der Vorwähler (2.2) in einem abgeschlossenen zweiten Ölvolumen (9).
10. Verfahren nach dem vorigen Anspruch, wobei
ein Lastumschalter (2.1 ) des Stufenschalters (2) in dem abgeschlossenen zweiten Ölvolumen (9) betrieben wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
der ölisolierte Transformator (3), der Lastumschalter (2.1 ) und der Vorwähler (2.2) in getrennten Ölvolumen (5, 9, 12) betrieben werden, und zwar der ölisolierte Transformator (3) in einem abgeschlossenen ersten Ölvolumen (5), der Lastumschalter (2.1 ) in einem abgeschlossenen zweiten Ölvolumen (9) und der Vorwähler (2.2) in einem abgeschlossenen dritten Ölvolumen (12).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei
der Vorwähler (2.2) und ein zugeordneter Feinwähler (2.3) des Stufenschalters (2) in einem gemeinsamen Ölvolumen (5, 9, 12) betrieben werden, wobei diese eine bauliche Einheit bilden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
der ölisolierte Transformator (3) und der Stufenschalter (2) in einem gemeinsamen abgeschlossenen Ölvolumen (5) betrieben werden.
14. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
der Anteil von Acetylen in wenigstens einem der abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird; dieser Messwert mit einem vorbestimmten ersten Schwellenwert verglichen wird; falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugt wird.
15. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
der Anteil von Wasserstoff in wenigstens einem der abgeschlossenen Olvolumen (5,
9, 12) gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird;
dieser Messwert mit einem vorbestimmten zweiten Schwellenwert verglichen wird; falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugt wird.
16. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
eine Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff in wenigstens einem der abgeschlossenen Olvolumen (5, 9, 12) gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird;
dieser Messwert mit einem vorbestimmten positiven, dritten Schwellenwert verglichen wird;
falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugt wird.
17. Verfahren nach einem der 3 vorigen Ansprüche, wobei
wenigstens eines der Alarmsignale ein Abschalten des Transformators (3) und/oder des Stufenschalters (2) auslöst.
18. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
der Anteil von Acetylen in wenigstens einem der abgeschlossenen Olvolumen (5, 9, 12) gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird;
dieser Messwert mit einem vorbestimmten vierten Schwellenwert verglichen wird; falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, der Transformator (3) und/oder der Stufenschalter (2) abgeschaltet wird.
19. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
der Anteil von Wasserstoff in wenigstens einem der abgeschlossenen Olvolumen (5, 9, 12) gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird;
dieser Messwert mit einem vorbestimmten fünften Schwellenwert verglichen wird; falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, der Transformator (3) und/oder der Stufenschalter (2) abgeschaltet wird.
20. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
eine Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff in wenigstens einem der abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) gemessen und ein entsprechender Messwert ermittelt wird;
dieser Messwert mit einem vorbestimmten positiven, sechsten Schwellenwert verglichen wird;
falls dieser Messwert größer als dieser Schwellenwert ist, der Transformator (3) und/oder der Stufenschalter (2) abgeschaltet wird.
21 . Verfahren nach einem der 7 vorigen Ansprüche, wobei
wenigstens eine der Messungen zumindest teilweise kontinuierlich und/oder zumindest teilweise periodisch und/oder zumindest teilweise in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt wird.
22. System, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
wenigstens einen Stufenschalter (2) mit einem in einem abgeschlossenen ersten Ölvolumen (5, 9, 12) aufgenommenen Vorwähler (2.2),
einen mit dem Stufenschalter (2) verbundenen ölisolierten Transformator (3) mit mehreren Wicklungsanzapfungen,
wobei
der Stufenschalter (2) zum unterbrechungslosen Umschalten zwischen mehreren Wicklungsanzapfungen des ölisolierten Transformators (3) ausgebildet ist, im Normalbetrieb nach einer Vielzahl von Schalthandlungen der Anteil von Acetylen in dem abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) unterhalb des 10-fachen Betrages der Detektionsgrenze von Acetylen liegt.
23. System nach dem vorigen Anspruch, wobei
die Detektionsgrenze von Acetylen näherungsweise 0,1 ppm beträgt.
24. System nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
wenigstens ein Schaltelement des Vorwählers (2.2) als von dem abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) abgekapseltes und/oder ohne Kontakt hierzu schaltendes Schaltelement (10, 1 1 ) ausgebildet ist.
25. System nach dem vorigen Anspruch, wobei
wenigstens eines der Schaltelemente durch wenigstens eine Vakuumschaltröhre (10) und/oder durch wenigstens ein Halbleiterschaltelement (1 1 ) gebildet ist.
26. System nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
der Stufenschalter (2) als Lastwähler ausgebildet ist.
27. System nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
ein Messgerät (13), das
• wenigstens einen Sensor (15) für Acetylen; und
• eine Auswerteeinrichtung (16) umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor (15) derart ausgebildet ist, dass er
• den Anteil von Acetylen in in einem der abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann;
die Auswerteeinrichtung (16) derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugen kann.
28. System nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
ein Messgerät (13), das
• wenigstens einen Sensor (15) für Wasserstoff; und
• eine Auswerteeinrichtung (16) umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor (15) derart ausgebildet ist, dass er
• den Anteil von Wasserstoff in einem der abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann; die Auswerteeinrichtung (16) derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugen kann.
29. System nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
ein Messgerät (13), das
• wenigstens einen Sensor (15) für Wasserstoff; und
• eine Auswerteeinrichtung (16) umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei jeder Sensor (15) derart ausgebildet ist, dass er
• eine Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff in einem der abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann;
die Auswerteeinrichtung (16) derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten positiven Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, ein Alarmsignal erzeugen kann.
30. System nach einem der 3 vorigen Ansprüche, umfassend
eine Steuereinrichtung (17) für den Transformator (3) und/oder den Stufenschalter (2), die an die Auswerteeinrichtung (16) angeschlossen ist;
wobei
die Auswerteeinrichtung (16) derart ausgebildet ist, dass sie
• wenigstens eines der Alarmsignals an die Steuereinrichtung (17) senden kann;
die Steuereinrichtung (17) derart ausgebildet ist, dass sie
• nach Empfang wenigstens eines der Alarmsignale den Transformator (3) und/oder den Stufenschalter (2) abschalten kann.
31 . System nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
ein Messgerät (13), das
• wenigstens einen Sensor (15) für Acetylen; und
• eine Auswerteeinrichtung (16) umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor (15) derart ausgebildet ist, dass er
• den Anteil von Acetylen in einem der abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann;
die Auswerteeinrichtung (16) derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, den Transformator (3) und/oder den Stufenschalter (2) abschalten kann.
32. System nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend ein Messgerät (13), das
• wenigstens einen Sensor (15) für Wasserstoff; und
• eine Auswerteeinrichtung (16) umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor (15) derart ausgebildet ist, dass er
• den Anteil von Wasserstoff in einem der abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann; die Auswerteeinrichtung (16) derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, den Transformator (3) und/oder den Stufenschalter (2) abschalten kann.
33. System nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
ein Messgerät (13), das
• wenigstens einen Sensor (15) für Wasserstoff; und
• eine Auswerteeinrichtung (16) umfasst, die an den Sensor angeschlossen ist; wobei
jeder Sensor (15) derart ausgebildet ist, dass er
• eine Änderungsrate des Anteils von Wasserstoff in einem der abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) messen und ein entsprechendes Messsignal erzeugen kann;
die Auswerteeinrichtung (16) derart ausgebildet ist, dass sie
• aus jedem Messsignal einen entsprechenden Messwert ermitteln kann;
• jeden Messwert mit einem vorbestimmten positiven Schwellenwert vergleichen kann;
• falls wenigstens einer der Messwerte größer als der jeweilige Schwellenwert ist, den Transformator (3) und/oder den Stufenschalter (2) abschalten kann.
34. System nach einem der 7 vorigen Ansprüche, wobei
das Messgerät (13) derart ausgebildet ist, dass es
• wenigstens eine der Messungen zumindest teilweise kontinuierlich und/oder zumindest teilweise periodisch und/oder zumindest teilweise in vorbestimmten Zeitintervallen durchführen kann.
35. System nach einem der 8 vorigen Ansprüche, wobei
wenigstens einem der Sensoren (15) Proben des Öls aus dem jeweiligen abge- schlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) zugeführt werden können. System nach dem vorigen Anspruch, wobei
der Sensor (15) in dem jeweiligen abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) oder in einer Messkammer (14) angeordnet ist, die mit mit dem jeweiligen abgeschlossenen Ölvolumen (5, 9, 12) verbunden ist oder werden kann und/oder der die Proben zugeführt werden können.
PCT/EP2014/070594 2013-09-26 2014-09-26 Verfahren und system zum gasfreien betrieb eines stufenschalters mit vorwähler WO2015044331A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013110647 2013-09-26
DE102013110647.1 2013-09-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015044331A1 true WO2015044331A1 (de) 2015-04-02

Family

ID=51628117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/070594 WO2015044331A1 (de) 2013-09-26 2014-09-26 Verfahren und system zum gasfreien betrieb eines stufenschalters mit vorwähler

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2015044331A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022101262A1 (en) * 2020-11-13 2022-05-19 Hitachi Energy Switzerland Ag On-load tap changer
US12020885B2 (en) 2020-11-13 2024-06-25 Hitachi Energy Ltd On-load tap changer

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100005856A1 (en) * 2006-04-07 2010-01-14 Kelman Limited Apparatus for performing dissolved gas analysis
DE102009021036A1 (de) * 2009-05-06 2010-11-18 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Verfahren zur Gasanalyse an Laststufenschaltern
EP2264729A1 (de) * 2009-06-18 2010-12-22 ABB Technology Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Fehlererkennung eines Vakuumunterbrechers in einem Ladungsstufenschalter
DE102009025358A1 (de) * 2009-06-18 2010-12-23 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Stufenschalter mit einem Vorwähler
DE102010024255A1 (de) * 2010-06-18 2011-12-22 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Laststufenschalter
EP2525375A1 (de) * 2011-05-20 2012-11-21 General Electric Company Gasfehlalarmsystem

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100005856A1 (en) * 2006-04-07 2010-01-14 Kelman Limited Apparatus for performing dissolved gas analysis
DE102009021036A1 (de) * 2009-05-06 2010-11-18 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Verfahren zur Gasanalyse an Laststufenschaltern
EP2264729A1 (de) * 2009-06-18 2010-12-22 ABB Technology Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Fehlererkennung eines Vakuumunterbrechers in einem Ladungsstufenschalter
DE102009025358A1 (de) * 2009-06-18 2010-12-23 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Stufenschalter mit einem Vorwähler
DE102010024255A1 (de) * 2010-06-18 2011-12-22 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Laststufenschalter
EP2525375A1 (de) * 2011-05-20 2012-11-21 General Electric Company Gasfehlalarmsystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
'US DEPARTMENT OF THE INTERIOR BUREAU OF RECLAMATION: "FIST 3-30 TRANSFORMER MAINTENANCE, FACILITIES INSTRUCTIONS, STANDARDS, AND TECHNIQUES", 31 October 2000 (2000-10-31), XP055155179, Retrieved from the Internet <URL:http://www.usbr.gov/power/data/fist/fist3_30/fist3_30.pdf> [retrieved on 20141126] *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022101262A1 (en) * 2020-11-13 2022-05-19 Hitachi Energy Switzerland Ag On-load tap changer
EP4002409A1 (de) * 2020-11-13 2022-05-25 Hitachi Energy Switzerland AG Stufenschalter
CN116457912A (zh) * 2020-11-13 2023-07-18 日立能源瑞士股份公司 有载分接头转换器
CN116457912B (zh) * 2020-11-13 2024-05-28 日立能源有限公司 有载分接头转换器
US12020885B2 (en) 2020-11-13 2024-06-25 Hitachi Energy Ltd On-load tap changer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009021036B4 (de) Verfahren zur Gasanalyse an Laststufenschaltern
DE102015224658B4 (de) Elektromechanischer Schutzschalter
WO2015124611A1 (de) Netzknoten für ein stromnetz, regeltransformator für einen netzknoten und verfahren zum betreiben eines netzknotens
Wattakapaiboon et al. The state of the art for dissolved gas analysis based on interpretation techniques
EP2724357A1 (de) Buchholzrelais
WO2015044331A1 (de) Verfahren und system zum gasfreien betrieb eines stufenschalters mit vorwähler
WO2021213769A1 (de) Vorrichtung zur begrenzung eines kurzschlussstromes in einem laststufenschalter sowie laststufenschalter mit dieser vorrichtung
Duval New frontiers of DGA interpretation for power transformers and their accessories
DE102004052316B3 (de) Verfahren zur Schaltzeitmessung an einem Laststufenschalter und Schaltung zur Schaltzeitmessung
EP2480901A1 (de) Messwandler mit einem elektrischen wandler und einem sensor
DE2315322B2 (de) Einrichtung zur Erfassung dielektrischer Durchschläge in metallgekapselten Hochspannungsschalt- und -Übertragungsanlagen
CN112444577B (zh) 一种真空有载分接开关切换状态评估方法及***
EP3262664B1 (de) Verfahren zum ändern der aktiven windungszahl einer regelwicklung in einer elektrischen anlage und elektrische anlage mit einer regelwicklung
DE102004053612A1 (de) Überwachungsverfahren für eine durch relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke begrenzte Trennstrecke eines elektrischen Schaltgerätes sowie zugehörige Vorrichtung zur Ausführung des Überwachungsverfahrens
AT397585B (de) Verfahren zur ermittlung des abbrandes der kontaktstücke eines in einer gekapselten schaltanlage eingebauten schaltgerätes
AT515818B1 (de) Verfahren und System zum Prüfen einer Schaltanlage für Energieübertragungsanlagen
DE102018131388B4 (de) Überwachung von entstehenden gasen in einem isoliermittelhaushalt
DE3601934A1 (de) Permanent ueberwachte kondensatordurchfuehrungsanordnung bei grosstransformatoren in drehstromnetzen
Frotscher Tap-changer DGA: Uncovering an enigma
Sridhar et al. Operation, Maintenance, and Monitoring
Koch et al. Experiences with application, diagnostic value and impact on asset management of insulation oil analysis
Jokic et al. Power transformer reliability assessment based on tap changer dynamic resistance and motor current measurements
Dang et al. Comparative PD characteristics of pressboard/mineral oil and pressboard/vegetable oil insulating systems
Rajan et al. Film Deposition on Contacts of OLT-Its Effect on the Measurement of Resistance of Transformer Windings
WO2022043035A1 (de) Verfahren zur zustandsbestimmung eines betriebsmittels und betriebsmittel

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14777297

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14777297

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1