DE19901119B4

DE19901119B4 - Überwachungssystem für eine gasisolierte Hochspannungsschaltanlage

Info

Publication number: DE19901119B4
Application number: DE1999101119
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Dipl.-Ing. Körber
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2019-01-15
Also published as: DE19901119A1

Abstract

Überwachungssystem für eine gasisolierte Hochspannungsschaltanlage, dadurch gekennzeichnet, daß im Überstrombereich für unterschiedliche Stromwerte (i) jeweils unterschiedliche maximal zulässige Gastemperatur-Grenzwerte (T_Grenz) vorgegeben werden, daß eine Überwachungseinrichtung (6) den aktuellen Gastemperatur-Istwert (T_ist) mit dem für den aktuellen Stromwert (i) maximal zulässigen Gastemperatur-Grenzwert (T_Grenz) vergleicht und daß ein Abschaltbefehl (AB) abgegeben wird, wenn der Gastemperatur-Istwert (T_ist) den Gastemperatur-Grenzwert (T_Grenz) erreicht bzw. überschreitet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungssystem für eine gasisolierte Hochspannungsschaltanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei SF6-Hochspannungsschaltanlagen verwendet werden.

Die Übersetzung der europäischen Patentschrift DE 689 20 198 T2 betrifft ein Abnormitäts-Diagnosesystem für eine Hochspannungsschaltanlage, bei der Schwingungssignale aus der Hochspannungsschaltanlage erfasst und zur Feststellung einer Abnormität herangezogen werden. Hierfür sind verschiedene Einrichtungen zur Analyse der Frequenzbestandteil des Schwingungssignals sowie verschiedene Sensoren notwendig, wodurch dieses System vergleichsweise aufwendig und teuer wird.

Zudem ist aus der Deutschen Offenbahrungsschrift DE 196 32 732 A1 eine Temperaturmesseinrichtung mit einem Signalkoppelelement zwischen einer Wärmequelle/senke und einem Temperatursensor bekannt geworden, mit dem die Temperatur von strom- und spannungsführende Bauteilen, wie beispielsweise Sammelschienen, Schaltkontakte oder dergleichen in Hochspannungsschaltanlagen überwacht werden kann.

Die Deutsche Offenlegungsschrift DE 34 283 22 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung des Isoliergases von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen, wobei bestimmte Zustandsgrößen des Isoliergases durch Sensoren für Gasdruck, Gasdichte oder zur Detektion eines auftretenden Lichtbogens gemessen und zur Überwachung herangezogen werden.

Die vorstehend beschriebenen Überwachsungssysteme sind allgemein bekannt, berücksichtigen jedoch nicht folgendes.

Eine auf einen bestimmten Strom-Nennwert ausgelegte Hochspannungsschaltanlage kann zumindest zeitweise auch mit einem über dem Strom-Nennwert liegenden Strom (Überstrom) betrieben werden, solange die zulässige Leitertemperatur nicht überschritten wird. Um durch zu hohe Temperatur verursachte Schäden der Hochspannungsschaltanlage auszuschließen, erfordert eine solche Betriebsweise im Überstrombereich jedoch eine Temperaturmessung des auf Hochspannungspotential befindlichen Leiters, was nur mit großem Aufwand realisierbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungssystem für eine gasisolierte Hochspannungsschaltanlage der eingangs genannten Art anzugeben, das ohne Gefährdung der Anlage einen zeitweisen Betrieb mit Überstrom ermöglicht.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das vorgeschlagene Überwachungssystem nur einen geringen zusätzlichen Aufwand erfordert. Beispielsweise kann ein üblicherweise zur Überwachung der Dichte des Isoliergases eingesetzter Temperatursensor auch für das Überwachungssystem herangezogen werden. Auch der Einsatz zusätzlicher Sensoren zur Ermittlung der Gastemperatur an bezüglich einer zu erwartenden Temperaturerhöhung besonders kritischen Stellen innerhalb der Hochspannungsschaltanlage ist ohne großen Kostenaufwand möglich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
In der Figur ist ein Überwachungssystem für eine gasisolierte Hochspannungsschaltanlage dargestellt. Ausgegangen wird dabei von einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage 1, welche einen Sensor 2 zur Ermittlung der Gastemperatur sowie einen Stromwandler 3 zur Messung des momentan fließenden Stromes aufweist. Weitere allgemein bekannte, jedoch im hier behandelten Zusammenhang nicht weiter interessierende Baukomponenten der gasisolierten Hochspannungsanlage 1 sind nicht dargestellt.
Das vorgeschlagene Überwachungssystem besteht aus einer Meßwertverarbeitungseinheit 4, welche eingangsseitig den aktuellen Gastemperatur-Istwert T_ist sowie den aktuellen Stromwert i der Hochspannungsanlage 1 empfängt, diese Signale miteinander verknüpft bzw. in Beziehung setzt und ausgangsseitig gegebenenfalls ein Meldesignal KN oder einen Abschaltbefehl AB abgibt.
Mittels der Meßwertverarbeitungseinheit 4 wird aus der Messung des Gastemperatur-Istwertes T_ist auf die Temperatur des stromführenden, auf Hochspannungspotential befindlichen Leiters bzw. der Temperatur der geschlossenen Schaltkontakte eines Schaltgerätes geschlossen. Dabei wird davon ausgegangen, daß der Gastem peratur-Istwert T_ist dem Anstieg der Leitertemperatur mit einer gewissen Zeitverzögerung folgt, so daß sich für verschiedene, über dem Nennstrom liegende Stromwerte i jeweils Eichkurven bezüglich des zeitlichen Zusammenhanges der Temperatur des Gases und der Temperatur des Leiters bzw. der geschlossenen Schaltkontakte erstellen lassen. Mittels der verschiedenen Eichkurven wird für unterschiedliche Stromwerte i jeweils ein maximal zulässiger Gastemperatur-Grenzwert T_Grenz bestimmt. Die Abspeicherung/Zuordnung zwischen Stromwert i und zugeordnetem Gastemperatur-Grenzwert T_Grenz erfolgt durch das Speicherglied 5.
Durch die unterschiedlichen Eichkurven für verschiedene Stromwerte i wird berücksichtigt, daß sich die Erwärmung des stromführenden Leiters auf die Erwärmung des Gases und damit auf den Gastemperatur-Istwert T_ist unterschiedlich auswirkt, je nachdem, ob ein relativ kleiner oder großer Überstrom vorliegt. Bei Vorliegen eines relativ kleinen Überstromes mit flachem Anstieg der Temperatur kann beispielsweise ein höherer Gastemperatur-Grenzwert T_Grenz vorgegeben werden als bei Vorliegen eines relativ großen Überstromes mit steilem Anstieg der Temperatur.
Eine dem Speicherglied 5 nachgeschaltete Überwachungseinrichtung 6 vergleicht den aktuellen Gastemperatur-Istwert T_ist mit dem maximal zulässigen Gastemperatur-Grenzwert T_Grenz und gibt einen Abschaltbefehl AB ab, wenn der Gastemperatur-Istwert T_ist den Gastemperatur-Grenzwert T_Grenz erreicht bzw. überschreitet.
Zweckmäßig werden die Eichkurven nicht nur für Ströme über dem Nennwert, sondern auch für Ströme unter dem Nennwert und für den Strom-Nennwert selbst erstellt, denn dann kann die Meßwertverarbeitungseinheit 4 nicht nur zur Überwachung im Überstrom-Fall eingesetzt werden, sondern dient zusätzlich im Normalbetrieb zur Überwachung des Verschleißes der Schaltkontakte der sich innerhalb der gasisolierten Hochspannungsschaltanlage 1 befindlichen elektrischen Schaltgeräte.
Dabei wird von der Überlegung ausgegangen, daß sich im normalen Betriebsfall in Abhängigkeit des aktuellen Stromwertes i ein bestimmter Gastemperatur-Istwert T_ist einstellt. Diese Zusammenhänge zwischen den Stromwerten i und den zu erwartenden Gastemperatur-Istwerten T_ist werden im Neuzustand der Schaltkontakte erfaßt und als Eichkurven abgespeichert. Durch die Verschlechterung des Schaltkontakt-Zustandes infolge von Abbrand und Ablagerungen im Laufe des Betriebes erhöhen sich die bei geschlossenen Schaltkontakten auftretenden ohmschen Widerstandswerte, was eine Temperaturerhöhung zur Folge hat.
Demzufolge können auch für den Normalbetrieb Gastemperatur-Grenzwerte T_Grenz jeweils in Abhängigkeit des Stromwertes i vorgegeben werden, bei deren Überschreiten zweckmäßig ein Austausch, mindestens jedoch eine Inspektion der Schaltkontakte vorzunehmen ist. Bei einer Überschreitung des einem Stromwert i zugeordneten Gastemperatur-Grenzwerte T_Grenz gibt die Überwachungseinrichtung 6 folglich ein entsprechendes Meldesignal KN ab.

Claims

Überwachungssystem für eine gasisolierte Hochspannungsschaltanlage, dadurch gekennzeichnet, daß im Überstrombereich für unterschiedliche Stromwerte (i) jeweils unterschiedliche maximal zulässige Gastemperatur-Grenzwerte (T_Grenz) vorgegeben werden, daß eine Überwachungseinrichtung (6) den aktuellen Gastemperatur-Istwert (T_ist) mit dem für den aktuellen Stromwert (i) maximal zulässigen Gastemperatur-Grenzwert (T_Grenz) vergleicht und daß ein Abschaltbefehl (AB) abgegeben wird, wenn der Gastemperatur-Istwert (T_ist) den Gastemperatur-Grenzwert (T_Grenz) erreicht bzw. überschreitet.
Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strombereich bis zum Nennwert die Zusammenhänge zwischen Stromwerten (i) und zu erwartenden Gastemperatur-Istwerten (T_ist) für den Neuzustand der Schaltkontakte von Schaltgeräten festgelegt werden und daß die Überwachungseinrichtung (6) ein Meldesignal (KN) abgibt, das ein Austausch, mindestens jedoch eine Inspektion der Schaltkontakte vorzunehmen ist, wenn der Gastemperatur-Istwert (T_ist) den dem aktuellen Stromwert (i) zugeordneten Gastemperatur-Grenzwert (T_Grenz) erreicht bzw. überschreitet.