DE69217203T2

DE69217203T2 - Elektronische funktionsmessvorrichtung eines oelgefuellten transformators

Info

Publication number: DE69217203T2
Application number: DE69217203T
Authority: DE
Inventors: Olivier Pioch
Original assignee: Pioch SA
Current assignee: Pioch SA
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1992-11-16
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: EP0568689B1; DE69217203D1; FR2684248B1; WO1993010587A1; EP0568689A1; JPH06504651A; JP3001635B2; US5534853A; FR2684248A1

Description

Die Technologie des ölgefüllten Transformators ist immer aufwendiger und erfordert einen entsprechenden Schutz gegen die Gefahren der Beschädigung und Zerstörung des Transformators durch eine Betriebsstörung.
US-A-4 654 806 beschreibt eine Schutzvorrichtung für einen ölgefüllten Transformator, bestehend aus Mitteln zur kontinuierlichen Messung von Betriebsparametern des Transformators und einer Elektronikeinheit zur kontinuierlichen Speicherung, Anzeige, Überwachung und Bearbeitung der durchgeführten Messungen. Diese Elektronikeinheit ist in einem vom Transformator getrennten Schrank angeordnet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schutzvorrichtung, wie in Anspruch 1 definiert, die aus einem dichten Gehäuse, das dazu bestimmt ist, auf dem Transformator angeordnet zu werden, besteht und alle Funktionen der Messung, Speicherung, Anzeige, Alarmauslösung und Stillsetzung des ölgefüllten Transformators vereint.
Die Messungen der Werte der Betriebsparameter sind Echtzeitmessungen und kontinuierliche Messungen über 24 Stunden. Die Vorrichtung mißt und speichert gleichzeitig und kontinuierlich über 24 Stunden die Werte der Temperatur und des Niveaus des Dielektrikums, das in dem Transformator enthalten ist, des Drucks im Inneren des Transformators und der Stromstärke auf der Sekundärseite des Transformators mit Hilfe von unabhängigen Geräten, die mit einem Elektroniksystem (1) verbunden sind und ständig in Betrieb sind, wobei die Vorrichtung von dem Transformator, der sie aufnimmt, oder von seinem Steuerschrank gespeist wird.
Die Temperatur der dielektrischen Flüssigkeit, die in dem Transformator enthalten ist, wird mit einer Genauigkeit von +/-0,5ºC mittels eines elektronischen Fühlers (2) gemessen, welcher am Ende einer vertikalen gedruckten Schaltung (3) angeordnet ist, die unter der Unterfläche des oberen abnehmbaren Teils (4) der Vorrichtung befestigt ist und 30 mm unter die Innenwandung des Transformators (5) eindringt. Diese Fühlerposition in der Nähe des heißesten Bereichs des Transformators, die auf diese Weise eine optimale Messung der Temperatur des Dielektrikums ermöglicht, ist dank des Kunststoffes möglich, aus dem das Gehäuse der Vorrichtung besteht, welcher eine thermische und elektrische Isolierung gewährleistet, und dank des geringen Eindringens des unteren Teils der Vorrichtung, der sich unter den Befestigungseisen (6) im Inneren des Transformators befindet.
Der Druck im Inneren des Transformators wird mit einer Genauigkeit von +/-0,02 bar mittels eines elektronischen Fühlers (7) gemessen, der unter der Unterfläche des oberen Teils (4) der Vorrichtung befestigt ist und sich in dem unteren Teil (8) der Vorrichtung befindet, der mit dem Inneren des Transformators in Verbindung steht. Das Niveau der dielektrischen Flüssigkeit im Inneren des Transformators wird mit einer Genauigkeit von 5 cm³ gemessen und in Prozent des in dem unteren Teil (8) der Vorrichtung enthaltenen Volumens angegeben, mit Hilfe von elektronischen Fühlern (9) die sich in der vertikalen gedruckten Schaltung (3) befinden und durch einen Magneten (10) betätigt werden, der in einem Schwimmer (11) eingelassen ist, der um die vertikale gedruckte Schaltung (3) gleitet, wobei sich diese Gesamtheit in dem unteren Teil (8) der Vorrichtung befindet, welcher transparent ist und als Behälter für das Dielektrikum dient, da er mit dem Inneren des Transformators in Verbindung steht.
Zu dieser Messung des Niveaus des Dielektrikums kommt eine Messung der Veränderungsgeschwindigkeit dieses Niveaus ausgehend von der Messung der Zeit hinzu, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionen des Schwimmers vergangen ist, mit Hilfe einer elektronischen Uhr, die sich in dem elektronischen System (1) befindet, wodurch es somit möglich ist, die raschen Niveauveränderungen zu messen, die auf eine Gasentwicklung in dem Transformator oder eine Leckage der dielektrischen Flüssigkeit zurückzuführen sind.
Die Stromstärke auf der Sekundärseite des Transformators wird mit einem Stromwandler (12) gemessen, der die Klemmen der Sekundärseite (13) umgibt und mit der Niederspannungsdurchführung (rechteckigen oder anderen Typs) des zu kontrollierenden Transformators verbunden ist.
Zu dieser Stromstärkemessung kommt eine elektronische Messung der Zeit hinzu, während der diese Stromstärke angelegt wird, wodurch es möglich ist, die noch möglichen Überstromstärken von jenen zu unterscheiden, die für den Transformator gefährlich sind, in Abhängigkeit von der Zeit, während der sie angelegt werden.
Zu dieser kontinuierlichen Messung der Parameter kommt eine Funktion der kontinuierlichen Speicherung dieser Messungen mittels eines elektronischen Speichers hinzu, der sich in dem elektronischen System (1) befindet und die Messungen über 24 Stunden speichert. Bei Abschaltung des Transformators werden die während der letzten 24 Stunden gespeicherten Daten mehrere Jahre lang aufbewahrt.
Zu diesen Funktionen der kontinuierlichen Messung und Speicherung kommt eine Funktion der Anzeige der gespeicherten Daten auf Befehl einer Bedienperson hinzu, dank des elektronischen Systems (1), das entweder an eine Steuertastatur (14) und ein Anzeigegerät (15) angeschlossen ist, die sich auf dem oberen Teil (4) der Vorrichtung befinden und es ermöglichen, direkt auf der Vorrichtung nur den letzten für den abgefragten Parameter gespeicherten Wert zu sehen, oder an zwei Ausgänge (16) und (17) angeschlossen ist, die dieselben Funktionen wie die Steuertastatur (14) gewährleisten und es ermöglichen, die Vorrichtung an eine Peripherie (wie Computer, Drucker, Minitel oder sonstiges) anzuschließen, die alle während der Zeit gespeicherten Daten anzeigt und diese Werte auch in Form von Kurven und Tabellen auswerten kann, welche dem Betrieb des Transformators entsprechen. Der Ausgang (16), der sich auf der Oberseite der Vorrichtung befindet, ermöglicht dank des Anschlusses einer Peripherieeinheit eine Ablesung am Aufstellungsort des Transformators. Der Ausgang (17), der sich an der Seite der Vorrichtung befindet, ermöglicht dank des Anschlusses der Peripherieeinheit eine Fernablesung der Transformatorzelle während des Betriebs des Transformators und in aller Sicherheit.
Bei Anhalten des Transformators können die gespeicherten Daten angezeigt werden, ohne die Vorrichtung an das Netz anzuschließen, da die Vorrichtung dank eines Akkumulators Stunden lang im Sicherheitsmodus arbeitet. Die Daten hinsichtlich der Gasentwicklung können nur mit Hilfe der Peripherieeinheit angezeigt werden, die an die Vorrichtung angeschlossen ist und es ermöglicht, Datenkurven und -tabellen aufzuzeichnen.
Zu diesen Funktionen der kontinuierlichen Messung und Speicherung und der Anzeige kommt die Steuerung eines Alarms für jeden Parameter hinzu, mit Hilfe einer Schwelle, die durch die Person, die die Vorrichtung aufstellt über eine Tastatur (14) eingegeben wird, welche sich auf der Vorrichtung befindet und, wenn sie für den betreffenden Parameter erreicht ist, ein Relais betätigt, das es ermöglicht, mittels eines Ausganges (18) einen Alarm außerhalb der Vorrichtung (wie Sirene, Glühlampe usw.) auszulösen. Der Alarm bleibt bestehen, solange der Wert des Parameters über der Alarmschwelle liegt.
Die Gasentwicklung wird nicht mit einem Alarm angezeigt, aber da diese auf einen Kurzschluß im Bereich der Wicklungen zurückgeht, der die Beschädigung der Isolatoren bewirkt, wirkt sie auf die Werte der Stromstärke und des Niveaus der dielektrischen Flüssigkeit, die ihrerseits mit Alarmschwellen versehen sind.
Zu diesen Funktionen der Messung, Speicherung, Anzeige und Alarmsteuerung kommt die Steuerung eines Systems zum Stillsetzen des Transformators hinzu, dank einer Anhalteschwelle, die durch die Person, die die Vorrichtung aufstellt, für jeden Parameter über eine Steuertastatur (14) eingegeben wird und die, wenn sie erreicht ist, ein Relais betätigt, das es ermöglicht, mittels eines Ausganges (19) die Stillsetzung des Transformators auszulösen.
Was den Parameter der Stromstärke betrifft, besteht die Anhalteschwelle in einer Maximalschwelle für die Stromstärke verbunden mit einer Maximalzeit, während der diese Maximalschwelle angewandt werden kann.
Die Gasentwicklung ist nicht mit einer Anhalteschwelle versehen, jedoch sie wirkt auf die Werte des Niveaus des Dielektrikums und der Stromstärke, die mit einer Anhalteschwelle versehen sind.
Eine in das elektronische System (1) integrierte Uhr ermöglicht es, die Zeit anzuzeigen, die seit dem Anhalten des Transformators vergangen ist.
Das elektronische System (1) ermöglicht es vier Leuchtdioden (20), die sich auf der Vorrichtung befinden und den vier Parametern entsprechen, bei Betrieb nacheinander aufzuleuchten und bei Anhalten des Transformators zu erlöschen, wobei nur die Diode weiterhin blinkt, die dem fraglichen Parameter entspricht, wodurch es möglich ist, den Parameter zu bestimmen, der für das Anhalten des Transformators verantwortlich ist.
Ein Ableiter (21) , der mit einer Klappe versehen ist und sich an der Seite der Vorrichtung befindet, ermöglicht es, den Transformator im Falle eines Überdrucks im Inneren des Transformators zu entleeren. In dem Falle, daß das Niveau des Dielektrikums zu niedrig ist, der Transformator kalt ist und keine dielektrische Flüssigkeit vorhanden ist, um das Niveau wieder anzupassen, ermöglicht es der Ableiter durch Anschluß an eine Ansaugpumpe, das Niveau ansteigen zu lassen, indem ein Unterdruck im Inneren des Transformators erzeugt wird.
Die Vorrichtung ist direkt auf dem Deckel des Transformators mit Hilfe von Befestigungseisen (6) befestigt, die an ein bereits bestehendes Loch auf dem Deckel des Transformators (5) angepaßt sind, wodurch die Aufstellung der Vorrichtung einfach und kostengünstig wird. Die Vorrichtung besteht aus einer geformten Hülle aus Kunststoff in zwei Teilen: ein oberer Teil (4), der mit einer Viertelumdrehung auf einen unteren Teil (8) aufgeschraubt wird. Der obere Teil dient als Einfüllverschluß des Transformators. Der untere Teil des unteren Teils (8) befindet sich unter den Befestigungseisen und dringt ins Innere des Transformators ein. Der Hauptbenützer der Vorrichtung ist der Hersteller des Transformators, der sie auf dem Transformator befestigt und die Alarm- und Anhalteschwellen für jeden Parameter in Abhängigkeit von den Eigenschaften des auszurüstenden Transformators mit Hilfe der auf der Vorrichtung befindlichen Steuertastatur (14) festlegt und programmiert. Die Vorrichtung wird mittels des Eingangskabels (22) des Transformators, der sie aufnimmt, oder mittels seines Steuerschranks gespeist und kann Überspannungen bis zu 380 Volt während einer kurzen Zeit aushalten. Die Dichtheit der Vorrichtung, die sich aus ihrer Ausführung und dem Kunststoff, aus dem sie besteht, ergibt, ermöglicht es, sie auf Transformatoren in einem Raum oder im Freien zu montieren.
Die Alarme und das Anhaltesystem werden durch die Person, die den Transformator aufstellt, mit der Vorrichtung verbunden. Jeder spätere Eingriff in die Aufstellung des Transformators kann leicht durch die Steuertastatur (14) oder die Peripherieeinheit erfolgen, die an die Vorrichtung durch die Person, die den Transformator aufstellt, angeschlossen wird.
Figur 1 zeigt die Vorrichtung, die mit den Befestigungseisen (6) auf dem Deckel des Transformators (5) befestigt ist und mit einem Stromwandler (12) verbunden ist, der die Klemmen der Sekundärseite (13) des Transformators (5) umgibt. Der obere Teil (4) der Vorrichtung umfaßt das elektronische System (1), die Steuertastatur (14), das Anzeigegerät (15), die Dioden (20), die den vier Betriebsparametern entsprechen, die Ausgänge (16) und (17), die es ermöglichen, eine Peripherieeinheit an die Vorrichtung anzuschließen, die Ausgänge (18) und (19), die es ermöglichen, Alarm- und Anhaltesysteme außerhalb der Vorrichtung anzuschließen, den Eingang (22), der die Vorrichtung speist. Der untere Teil der Vorrichtung umfaßt die vertikale gedruckte Schaltung (3), an der die Fühler für die Temperatur (2) und das Niveau (9) der in dem Transformator (5) enthaltenen dielektrischen Flüssigkeit befestigt sind, um die der Schwimmer (11) gleitet, der den Magneten (10) sowie den Druckfühler (7) und den Ableiter (21) enthält.

Claims

1. Schutzvorrichtung für einen ölgefüllten Transformator, die dazu bestimmt ist, auf dem Deckel (5) des zu schützenden Transformators befestigt zu werden, bestehend aus einem dichten Gehäuse, einerseits bestehend aus einem unteren Teil (8), der dazu bestimmt ist, auf dem Transformator befestigt zu werden, wobei dieser untere Teil (8) ein unteres Ende aufweist, das dazu bestimmt ist, in das Innere des Transformators einzudringen und in dem Mittel (2, 3, 7, 9, 10) zur kontinuierlichen Messung von Betriebsparametern desselben angeordnet sind, und andererseits aus einem oberen Teil (4), der abnehmbar auf dem unteren Teil (8) montiert ist und mit einer Elektronikeinheit (1) zur kontinuierlichen Speicherung, Anzeige, Überwachung und Bearbeitung der durchgeführten Parametermessungen durch diese Meßhilfsmittel (2, 3, 7, 9, 10) versehen ist.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (8) und der obere Teil (4) des Gehäuses der Schutzvorrichtung eine thermisch und elektrisch isolierende geformte Hülle aus Kunststoff umfassen, wobei der obere Teil (4) mit einer Viertelumdrehung auf den unteren Teil (8) aufgeschraubt wird.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (8) transparent ist.

4. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur kontinuierlichen Messung elektronische Fühler für das Niveau (9) der dielektrischen Flüssigkeit des Transformators umfassen, die auf einer vertikalen gedruckten Schaltung (3) angeordnet sind.

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil einen Schwimmer (11) umfaßt, der einen Magneten (10) enthält, wobei der Schwimmer (11) gleitend um die vertikale gedruckte Schaltung (3) montiert ist, so daß der Magnet (10) die Niveaufühler (9) betätigt, um eine kontinuierliche Messung des Niveaus der dielektrischen Flüssigkeit des Transformators zu ermöglichen.

6. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Messung des Niveaus des Dielektrikums mit einer Messung der Geschwindigkeit der Veränderung dieses Niveaus ausgehend von der Zeit verbunden ist, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionen des Schwimmers (11) vergangen ist, wobei diese Zeit durch eine elektronische Uhr gemessen wird, die sich in der elektronischen Einheit (1) befindet.

7. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur kontinuierlichen Messung einen elektronischen Fühler für die Temperatur (2) der dielektrischen Flüssigkeit des Transformators umfassen, der sich am unteren Ende der vertikalen gedruckten Schaltung (3) befindet.

8. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Messung (12) des Sekundärstroms des Transformators umfaßt, wobei die gemessene Sekundärstromstärke mit der Messung der Zeit verbunden wird, während der diese Stromstärke angelegt wird, so daß die noch möglichen Überstromstärken von jenen unterschieden werden, die für den Transformator gefährlich sind.

9. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur kontinuierlichen Messung des Drucks der dielektrischen Flüssigkeit des Transformators in Form eines elektronischen Druckfühlers (7) umfaßt, der unter einer Unterfläche des oberen Teils (4) befestigt ist und sich in dem unteren Teil (8) befindet, der dazu bestimmt ist, mit dem Inneren des Transformators in Verbindung zu stehen.

10. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronikeinheit (1) elektronische Mittel zur Speicherung der kontinuierlich durchgeführten Parametermessungen, Mittel zur Anzeige der gespeicherten Daten, die auf der Vorrichtung angeordnet sind, bestehend aus einer Steuertastatur (14), einem Anzeigegerät (15) und Leuchtdioden (20), die jedem der gemessenen Parameter entsprechen, und Mittel (16, 17) für den Anschlüß an externe Peripheriegeräte zur Anzeige und Bearbeitung der gespeicherten Daten umfassen.