DE2356160A1

DE2356160A1 - Messvorrichtung fuer koronaentladungen

Info

Publication number: DE2356160A1
Application number: DE2356160A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kenmochi; Shinichi Menju; Kunio Takahashi
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1972-11-10
Filing date: 1973-11-09
Publication date: 1974-05-16
Also published as: GB1418589A; AU6226773A; FR2206602A1; FR2206602B1; US3869665A; CH562452A5; DE2356160B2; CA973932A; JPS4970183A

Description

PATENTANWÄLTE HENKEL—KERN — "f LILER- :IÄNZEL— MÜLLER

DR. PIIIL. DIPL.-ING. DR. REU. ΝΛΤ. DIPL.-ING. DIPL.-ING.

ίίτΓΓ^1⁵.,^!,,'«'!,^! HNKL D EDUARD-SCHMID-STRASSEZ BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND

ItLtI-I)N: (U ol I) 66 31 S/, 663091-92

TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN D - 8 OO O M ÜN CHEN 9 O

Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. 9. HOV. 1973

und Tokyo Electric Power Co.,Ltd. Kawasaki~shi bs°w. Tokio, Japan

Meßvorrichtung für Koronaentladungen

Die Erfindung betrifft eine Korona- bsw. Sprühend ~ ladung-Meßvorrichtung und bezieht sich insbesondere auf eine Meßvorrichtung, die eine Sprühentladung sowie deren Lage bei einer von einem Metallgehäuse umschlossenen elektrischen Vorrichtung festausteilen vermag· ·

Elektrische Kochspannungs-Einrichtungen sind häufig so gekapselt, daß ein mit einer Spannung su be — schickender Leiter am einen Ende eines Isolierträgers oder isolierenden Stützers gehaltert ist, dessen anderes Ende an dem die Vorrichtung uinschlie ßenden Metallgehäuse befestigt ist· Bei einem mit sehr hoher Spannung arbeitenden Unterbrecher mit hoher Nennkapazität wird zuB« eine sehr lange Sammelschiene verwendet, und zur Kapselung der Sammelschiene werden häufig mehrere Sammelschienenein foeiten und Metallgehäuseeinheiten in Reihenanordnung

409 8 20/0384

f * j ι

am Einbauort zusammengesetzt· Nach dem Zusammenbau wird ein Isoliergas, etwa Schwefelhexafluorid (SFg), in der Reihenanordnung aus den Gehäuseteilen eingeschlossen« Das SF_g-Gas zeigt dabei bessere Isoliereigenschaften unter einem gleichmäßigen elektrischen Feld als andere gasförmige Isoliermedien· Seine Isoliereigenschaften verschlechtern sich jedoch erheblich unter einem nicht gleichmäßigen elektrischen Feld. Die Störung des elektrischen Felds innerhalb des geschlossenen Metallgehäuses nach dem Zusammenbau wird durch die am Einbauort durchgeführte Hontagetechnik, durch Eindringen von Wasser in den Reihenschaltungsabschnitt der aneinanderstoßenden Gehäuseeinheiten oder durch das Vorhandensein von Staub, Fett, Metallteilchen usw. beeinflußt, die sich bei der Montage auf der Oberfläche des Isolierträgers absetzen. Selbst wenn sich ein derartiges Gerät bei der Werksprüfung als zufriedenstellend erweist, tritt häufig nach dem Zusammenbau eine Sprühentladung an einem aufgeladenen Abschnitt auf, speziell an einem vom Isolier— träger getragenen Leiterabschnitt, oder es findet ein Funkenüberschiag an der Oberfläche des Isolier— trägers statt· Zur Feststellung einer solchen Sprühentladung ist es üblich, eine von einer Stromquelle gelieferte Viechseispannung über eine Impedanz zwischen das Gehäuse und den Leiter anzulegen, eine aus einem Kopplungskondensator und einer Prüfoder DetektorImpedanz bestehende Reihenschaltung parallel zu einer zwischen dem Metallgehäuse und dem Leiter erzeugten statischen Kapazität zu schalten und unter Verwendung eines Sprühentladungsde— tektors, z.B. eines Sprühentladungsmessers_F eine

0 9 8 2.0 / 0 3 8

Spannung über die Detektorimpedanz zu messen· Bei diesem Verfahren muß der Kopplungskondensator an Ort und Stelle hergestellt werden, wobei sein eines Ende unmittelbar an den Leiter angeschlossen werden muß· Dabei ist es jedoch nur möglich, das eine Ende des Kopplungskondensators mit dem einen Ende einer längeren Sammelschiene zu verbinden, welche eine Büchse bzw· einen Isolator durchsetzt. Auch bei der auf diese Weise erfolgendenFeststellung bzw· Messung ergeben sich Schwierigkeiten bezüglich der . Bestimmung des Orts, an welchem die Sprühentladung auftritt. Außerdem ist es bekannt, eine Sprühent ladung mit Hilfe eines elektrischen Akustikwandlers festzustellen. Infolge der mangelhaften Empfind — lichkeit des Wandlers ist es dabei jedoch sehr schwierig, die Sprühentladung und deren Position festzustellen.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Sprühentladung-Meßvorrichtung für ein geschlossenes oder gekapseltes elektrisches Gerät zu schaffen, mit deren Hilfe eine Sprühentladung und deren Entstehungsort ohne Notwendigkeit für einen speziellen, äußeren Kopplungskondensator ohne weiteres feststellbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Sprühentladung-Meßvorrichtung für geschlossene oder gekapselte elektrische Geräte, in welchen ein mit einer Spannung beaufschlagbarer Leiter durch einen isolierenden Stützträger in seinem kapselnden Metallgehäuse gehaltert

0 9 8 2 0/0384 - 4 -

ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine am oder im Stützträger angeordnete Elektrode so angeordnet ist, daß eine erste statische Kapazität relativ zum Leiter und eine zweite statische Kapazität relativ zum Metallgehäuse gebildet wird, und daß parallel zur zweiten statischen Kapazität ein Sprühentladung-Detektor geschaltet ist, der unter Verwendung cbr ersten statischen Kapazität als Kopplungskondensator eine am Leiter bzw. am Isolierträger auftretende Sprühentladung feststellt·

Das eine Ende des Isolierträgers kann luftdicht zwischen die in Reihenschaltung angeordneten Enden der aneinanderstoßenden Metallgehäuseeinheiten eingefügt sein, und die Elektrode kann an der freiliegenden Außenfläche des schichtartig eingefügten Endes des Isolierträgers montiert sein· Dabei kann eine Elektrode in einer Position nahe des schichtartig eingefügten Abschnitts in den Isolierträger einge bettet sein. In diesem Fall ist für einen Außenan Schluß eine Leitung aus der Elektrode herausgeführt. In jedem Fall ist ein Sprühentladung-Detektor zwischen die Elektrode und das Metallgehäuse einge schaltet. DieElektrode braucht nur· dann an der freiliegenden Außenfläche des schichtartig eingefügten Abschnitts des Isolierträgers angebracht zu werden, wenn eine Sprühentladung gemessen wird.

Erfindungsgemäß ist es somit nicht erforderlich, einen Kopplungskondensator am Einbauort anzufertigen. Außerdem kann dabei vor allem die Stelle lokalisiert

409820/0384

werden, an welcher eine Sprühentladung stattfindet.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsfonnen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung, mit der eine Sprühentladung am Isolierträger für eine Sammelschiene eines gekapselten Hochspannung-Unterbrechers festgestellt werden kann,

Fig· 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. l,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig.2,

Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1 durch eine abgewandelte Ausführungsform der Er findung und

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4

Gemäß den Fig» 1 bis 3 sind ein Leiter bzw« eine Sammelschiene 1O₉ die mit einer Spannung beaufschlagt werden soll, und ein die Sammelschiene einkapselndes Metallgehäuse 11 in Richtung des Pfeils X ver längert und stellen eins Verbindung zn einer gekapselten elektrischen Vorrichtung, z»B» einem.Hochspannung-Unterbrecher (nicht dargestellt) her» Das

9^20/0384

Metallgehäuse 11 besteht aus einer Anzahl von Gehäuseeinheiten oder -teilen lla, die mit Hilfe von Schraubbolzen 14 in einer Reihenanordnung miteinander verbunden sind, wobei das Außenumfangsende eines Isolierträgers 13 jeweils zwischen die End flansche 12 von einander benachbarten Gehäuseteilen eingefügt ist. Nahe des Innenumfangsendes des Isolierträgers 13 ist der Außenumfang eines kreisförmigen Metallrings 15 eingebettet. Praktisch auf der Mitte eines Verbindungsglieds 16 ist durch Schweißen o.dgL ein Flansch 17 befestigt, der mit Hilfe von Schraubbolzen 18 mit dem Metallring 15 verbunden ist. Die Sammelschiene 10 ist ebenfalls in Sammelschieneneinheiten bzw. -teile 10a unterteilt. Gemäß Pig. 3 sind die Sammelschienenteile in Reihe hintereinander angeordnet, indem das eine Ende des Verbindungsglieds 16 in die Öffnung dos einen und sein anderes Ende in die öffnung am Ende des anderen Sammelschienenteils eingesteckt ist, wobei diese Teile durch den Isolierträger 13 getragen werden. Am Außenumfang des zwischen die Plansche 12 eingefügten Isolierträgers ist eine Elektrode 19, z.3. ein Metallband vorgesehen. Jeder Gehäuseteil 1O_-^a ist dabei geerdete Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung wird eine erste statische Kapazität Cl zwischen der Elektrode und der Sammelschiene 10 und eine zweite statische Kapazität C2 zwischen der Elektrode 19 und dem Metallgehäuse 11 gebildet.

Nach dem Zusammenbau des gekapselten Unterbrechers auf die in Fig· 1 dargestellte Weise wird ein

409820/038

Isoliergas, z.B. Schwefelhexafluorid (SF,), In das geschlossene Gehäuse eingefüllt· Für die Messung der Sprühentladung wird ein Sprühentladung-Detektor 20, der aus einer Detektorimpedanz ZD und einem dazu parallel geschalteten Keßabschnitt M besteht, an einem Verbindungsabschnitt zwischen zwei Gehäuse teilen 11a zv/i sehen die Elektrode 19 und das Metallgehäuse (Massepotential) eingeschaltet. Zwischen das Metallgehäuse und den von einem Stützer oder einer Durchführung 21 ausgehenden Sammelschlenenabschnitt wird eine Hochspannung von der Sekundär — wicklung eines Transformators 22 aus angelegt. Hierbei sei angenommen, daß in diesem Fall eine Sprüh — entladung entweder an dem vom Isolierträger 13 ge — tragenen Sammelschienenabschnitt oiler am Isolierträger selbst auftritt. Da eine Sprühentladung ein pulsierender Strom von sehr kurzer Dauer ist, der Frequenzkomponenten über einen weiten Bereich von unterhalb einigen MHs enthält, wird die Messung vorzugsweise dadurch vorgenommen, daß in einem bestimmten Frequenzbereich liegende Frequenzkomponenten extrahiert werden„ Die folgenden Erläuterungen richten sich auf das in Fig» I dargestellte Ausführungsbeispiel des Sprühentladung-Detektors 120. Die mittleren Frequenzkomponenten eines Sprühentladungsstroms Im Bereich von etwa 500 kHz werden von einem sekundärseitig abstimmbaren Detektorkreis 24 mit Transformator ankopplung (entsprechend der DetektorImpedanz ZD gemäß Fig. 3) abgenommen, und ein Ausgangssignal wird durch ein Dämpfungsglied 25 im entsprechenden Ausmaß gedämpft und durch einen Abstimmverstärker 26 verstärkt.

409 820/03 8 - 8 -

Das Ausgangssignal des Verstärkers wird durch eine Detektorschaltung 27 festgestellt bzw· be stimmt und durch eine Impulsformschaltung 28 geformt, wobei die Sprühentladung durch ein Anzeigegerät 29, etwa über ein Potentiometer, einen Oszillographen o.dgl·, angezeigt wird.

Gemäß Fig. 3 dient die erste statische Kapazität Cl als Kopplungskapazität für den Sprühentladung-Detektor 20. Wenn an» Isolierträger 13 eine Sprühentladung auftritt, fließt der Sprühentladungsstrom über die Detektorimpedanz ZD durch die Kopplungs kapazität Cl (etwa 0,05 pF), so daß die Entstehung einer Sprühentiadung festgestellt werden kann«,

Selbst wenn der Detektor 20 an einer anderen Stelle als der in Fig. 3 gezeigten an eine Elektrode am Isolierträger angeschlossen ist, kann dann, wenn eine Sprühentladung nicht an dieser Stelle auftritt, diese am lsoliertrHger gemäß Fig. 3 auftretende Sprühentladung infolge der geringen An Sprechempfindlichkeit des Detektors nicht festgestellt werden. Dies bedeutet, daß die Stelle, an welcher eine Sprühentladung auftritt, einwandfrei lokalisiert werden kann._

Im. folgenden ist anhand der Fig. 4 und 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung erläutert, wobei den Teilen gemäß den Fig. 2 und 3 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist eine

409820/0384 - 9 -

ringförmige Elektrode 30 nahe des Außenumfangs des zwischen die Flansche 12 eingefügten Isolierträgers 13 eingebettet, wobei eine äußere Anschlußleitung 31 von dieser Elektrode aus herausgeführt ist· Die Leitung 31 ist normalerweise mit einem Metallgehauseteil 11a verbunden und dient außerdem zum Korrigieren einer ungleichmäßigen elektrischen Feldverteilung innerhalb eines Metallgehäuses. Wenn eine Sprühentladung festgestellt werden soll, wird die Leitung 31 auf die in Fig. 5 gezeigte Weise aus dem Metallgehäuse herausgeführt und mit einem Sprühentladung— Detektor 20 verbundene Die Anordnung der ersten statischen Kapazität Cl und der zweiten statischen Kapazität C2 sowie die Arbeitsweise und die Wirkung der Sprühentladung-Meßvorrichtung sind praktisch die gleichen wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig, 1 bis 3, so daß auf eine v/eitere Erläuterung ver ziehtet werden kann.

Die spezielle Art des gekapselten elektrischen Geräts und die Form des kapselnden Metallgehäuses sollen nicht als die Erfindung einschränkend verstanden werden, solange nicht vom Rahmen, und.vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird. Ebenso soll das in das Metallgehäuse eingefüllte Isoliermedium nicht auf SFg-Gas beschränkt sein.

■409-820/0384

Claims

Patentansprüche

Sprühentiadung-fteßvorrichtung für geschlossene oder gekapselte elektrische Geräte, in welchen ein mit einer Spannung beaufschlagbarer Leiter durch einen isolierenden Stützträger in seinem kapselnden Metallgehäuse gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine am oder im Stützträger (13) angeordnete Elektrode (19 oder 30} so angeordnet ist, daß eine erste statische Kapazität (Cl) relativ zum Leiter (10) und eine zweite statische Kapazität (C2) relativ zum Metallgehäuse · (11) gebildet wird, und daß parallel zur zweiten statischen Kapazität ein Sprühent ladung-Detektor (20) geschaltet ist, der unter Verwendung der ersten statischen Kapazität als Kopplungskondensator eine am Leiter bzw* am Isolierträger auftretende Sprühentladung feststellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützträger (13) an der der Innenseite, an welcher der Leiter gehaltert ist, gegenüberliegenden Außenseite schichtartig und luftdicht zwischen in Reihenschaltung angeordnete^ - einander benachbarte Metallgehäuseeinheiten (Ha) eingefügt ist, daß die Elektrode (19) an der freiliegenden Außenfläche der Außenseite des Stützträgers angeordnet ist und daß der Sprühentladung-Detektor zwischen die Elektrode und das Metallgehäuse eingeschaltet ist.

- 11 -

409820/0384
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (19) nur dann vorgesehen ist, wenn eine SprÜhentladungsmessung vorgenommen werden soll.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Stütztrüger an seiner Außenseite, welche der den Leiter halternden Innenseite gegenüberliegt, schichtartig und luftdicht zwischen in Reihe hintereinander angeordnete MetallgehSuseeinheiten (lla) eingefügt ist, daß die ElektrodeOO) in der Nähe dieses eingefügten Abschnitts in den Isolierträger eingebettet und mit einer von ihr herausgeführten äußeren Anschlußleitung versehen ist, und daß der Sprühentladung-Detektor zwischen die Süßere Anschlußleitung und das Metallgehäuse eingeschaltet ist.

409820/0384

Leerseite