CH662657A5 - Detector for detecting malfunctions of an electrical device which is insulated by a gas filling - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Detektor gemäss Oberbegriff von Anspruch 1, d.h. auf einen Detektor zum detektieren von abnormen Bedingungen bei einer mit einer Gasfüllung isolierten elektrischen Vorrichtung, welche mit einer an einer Aussenwand angebrachten Detektionskammer versehen ist. Elektrische Vorrichtungen, eingeschlossen Transformatoren, Schalter und Ähnliches, werden normalerweise mit einem luftdichten Gehäuse versehen; das Gehäuse wird mit einem isolierenden Medium z.B. halogen-haltigem Gas wie SF6 - Gas gefüllt. Wenn durch eine Fehlfunktion der Vorrichtung das halogenhaltige Gas hoher Spannung ausgesetzt wird, so zerlegt die durch Lichtbogenbildung und Entladung auf Grund der Fehlfunktion der Vorrichtung entstehende Energie das Gas in chemisch aktive Teile. Da solch zerlegtes Gas die Eigenschaft hat, der Vorrichtung zu schaden, insbesondere Metall zu korrodieren, wird durch diese Zerlegung der abnormale Zustand in der Vorrichtung gesteigert und das isolierende Medium geschädigt. Der abnormale Zustand der Vorrichtung kann durch regelmässiges Überwachen eines Ausbruchs von zerlegtem Gas detektiert werden und so können Schwierigkeiten vermieden werden.

Methoden zur Detektion von zerlegtem Gas sind grob in zwei Gruppen klassifiziert:

Die Methode, gasförmiges, isolierendes Medium aus einem Behälter zu entnehmen und danach zu analysieren, ferner die Methode, eine Substanz in das gasförmige, isolierende Medium des Behälters einzubringen: zerlegtes Gas wird dann entdeckt, da die Substanz im Kontakt mit dem Gas degeneriert und sich entfärbt. Diese letztere Methode ist weiter unterteilbar: die Substanz kann dem Behälter entnommen und visuell untersucht werden oder das Verhalten der Substanz im Behälter kann von aussen beobachtet werden. Obschon es nur notwendig ist, den Behälter mit einem Rohr und einem Ventil zu versehen, damit gasförmiges isolierendes Medium dem Behälter entnommen werden kann, bedarf es doch einem recht grossen Aufwand um das Medium zu analysieren. Zusätzlich kann nachlässiges

Ausführen dieser Operation dazu führen, dass eine grosse Menge von isolierendem Gas freigesetzt wird, die Funktion der Vorrichtung selbst beeinträchtigt wird, und zerlegtes Gas durch den Operateur eingeatmet wird, das Gas kann giftig s sein. Natürlich können solche Unzulänglichkeiten überwunden werden, wenn die Gasanalyse durch einen an dem Behälter der Vorrichtung vorhandenen Gaschromatographen vorgenommen wird, die Kosten dürfen dann jedoch keine Rolle spielen.

io Wird eine Substanz, welche sich in Qualität oder Farbe beim Berühren von zerlegtem Gas ändert, in das gasförmige isolierende Medium des Behälters gebracht, so wird sie dem entstehenden zerlegten Gas ausgesetzt sein. Entsprechend kann ein Entstehen von zerlegtem Gas durch visuelle Inspek-is tion der Farbe oder Untersuchung der Qualität der Substanz entdeckt werden. Entsprechend den bekannten Methoden kann die oben erwähnte Substanz z.B. in den Behälter gebracht werden, dieser wird periodisch geöffnet um eine Probe der Substanz zu entnehmen. Es kann jedoch auch ein 20 Bauteil mit der Substanz versehen werden; dieser Bauteil wird, unter Aufrechterhalten der Dichtigkeit des Gehäuses, in dieses hineingebracht und wieder hinausgezogen; die Substanz kann dann visuell untersucht oder auf andere Art ausgemessen werden. Auf diese Weise kann relativ korrekte 25 Information erhalten werden. Allgemein gesprochen ist es jedoch notwendig, gasförmiges isolierendes Medium zu entnehmen und die Operation der elektrischen Vorrichtung zum Hinein- und Hinausbringen der Substanz zu unterbrechen. Die Konstruktion der Vorrichtung wird jedoch so recht aufwendig sein, wenn die Substanz unter Aufrechterhaltung der Dichtigkeit des Behälters hinein- und hinausgebracht werden soll.

Obschon die Vorrichtung vereinfacht werden kann, wenn die sich entfärbende Substanz durch ein Sichtfenster unter-35 sucht werden kann, ist es möglich, dass unterschiedliche Beobachtungen auf Grund von Verschmutzung des Sichtfensters entstehen können ; d.h. die oben beschriebene Methode der visuellen Inspektion weist Mängel auf, da Unterschiede bei verschiednen Beobachtern entstehen können und quanti-40 tative Untersuchung schwierig ist.

Weitere Methoden bestehen darin, Licht auf eine Substanz zu richten, welche Durchlässigkeit und Reflektionsfaktor im Kontakt mit zerlegtem Gas ändert; reflektiertes oder verändertes Licht kann ein entsprechendes elektrisches Signal 45 erzeugen; ebenso kann eine zwischen Elektroden vorliegende Substanz im Kontakt mit zerlegtem Gas elektrische Eigenschaften wie z.B. den elektrischen Widerstand, die Dielektrizitätskonstante und Ähnliches ändern. Es ist recht einfach, die Änderung von elektrischen Charakteristiken zu so messen. Dazu ist kontinuierliches Messen und Überwachen ebenso möglich, wie das Erzeugen eines elektrischen Signals auf Grund von verändertem oder reflektiertem Licht. Es konnte jedoch nicht gezeigt werden, dass über einen langen Zeitraum die Verlässlichkeit von Detektiervorrichtungen, 55 welche mit sich ändernden elektrischen Charakteristiken arbeiten, garantiert ist. Das Einbringen von Detektiermitteln im Behälter weist einen allgemeinen Nachteil auf : in dem Behälter muss extra Raum für die Installation des Detektier-mitttels vorgesehen werden, in Hochspannungsvorrich-60 tungen, welche in solchen Behältern untergebracht sind, ist der Raum jedoch in der Regel knapp. Die oben erwähnte Methode weist den Nachteil auf, dass keine einfache Möglichkeit besteht, das Detektiermittel zur Überprüfungseiner Funktion auf einfache Art und Weise aus dem Behälter zu 65 entfernen.

Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Nachteile ist die Erfindung derart ausgeführt worden, dass ein delektierendes Mittel zur Detektion von zerlegtem Gas in einer

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Detektierkammer, angebracht an einer äusseren Wand des Behälters einer elektrischen Vorrichtung, untergebracht wird. Es ist, mit anderen Worten, ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zerlegtes Gas während der gesamten Operationszeit der elektrischen Vorrichtung zu entdecken. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Detektor zur Detektion von Fehlfunktionen einer mit einer Gasfüllung isolierten elektrischen Vorrichtung zu schaffen; das detektierende Mittel soll kurzfristig ein- und ausgebaut werden können und zusätzlich sollen verschiedene Arten von detektierenden Mitteln eingesetzt werden können.

Die Ziele der vorliegenden Erfindung können mit einem Detektor entsprechend dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 werden. Eine Detektionskammer wird an der Aussenseite einer Wand des luftdichten Behälters einer elektrischen Vorrichtung angebracht; der Behälter enthält nicht nur die Vorrichtung sondern auch isolierendes, z.B. halogen-haltiges Gas. Aus dem halogenhaltigen Gas stammende Gas bestandteile können in die Detektierkammer durch eine für die Gasbestandteile permeable Schicht gelangen. Weiter werden die in die Detektionskammer diffundierenden Gas durch ein Detektionsmittel detektiert. Die für Gas bestandteile permeable Schicht sollte vorzugsweise aus Fluor- oder polymiden Harz (fluoric or polymid resin) bestehen. Fluorharz weist gegenüber polymiden Harz eine excellente Permeabilität auf, dessen mechanische Festigkeit ist jedoch geringer. Deshalb muss die Wahl in Abhängigkeit des Gasdrucks innerhalb des Behälters getroffen werden. Zusätzlich wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Ventil verwendet, so dass eine Verbindung von der Detektionskammer zur Aussenwelt existiert und die Kammer weiter mit Hilfe eines Verschlussdeckels geöffnet werden kann.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Es zeigt;

Fig. 1 ein Beispiel eines erindungsgemässen Detektors zur Detektion von Fehlfunktionen einer gasgefüllten, isolierten elektrischen Vorrichtung;

Fig. 2 ein weiteres Ausührungsbeispiel solch eines Detektors;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel solch eines Detektors.

In den Figuren bezeichnet 1 den die elektrische umfassenden Behälter, 2 SF 6-Gas, 4 eine Fluorharzschicht, 7 die Detektionskammer, 9 eine transparente Verschlusskappe für die Detektionskammer, 9' eine Verschlusskappe für die Detektionskammer, 10 eine zur Aussenwelt führende Röhre, 11 ein Stoppventil (stop valve).

Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel der vorliegenden Erfindung. 1 bezeichnet den Behälter einer nicht gezeigten elektrischen Vorrichtung, darin befindet sich SF 6-Gas unter dem Druck von zwei oder mehr bar. Eine für Gasbestandteile permeable Schicht, in diesem Fall eine aus Fluorharz bestehende Schicht 4, bestehend aus hochmolekularem Material und eingebettet zwischen den die Löcher 3a aufweisenden Trägern 3 sowie ein mit einer Öffnung dem Behälter 1 zugewendetes Quadratrohr 5 sind mit Hilfe der Bolzen 6 an der Öffnung la des Behälters 1 befestigt.

Die Quadratröhre 5 bildet eine Detektionskammer, indem sie eine Seite der Schicht 4 überdeckt. Eine sich unter Kontakt mit Gasbestandteilen entfärbende Substanz 8 befindet sich innerhalb der Detektionskammer 7. Die andere Öffnung der Quadratröhre 5 ist mit der transparenten Verschlusskappe 9 bedeckt. Diese Verschlusskappe kann aus Acryl oder Glas bestehen, solche Materialien werden vom SF 6 - Gas kaum angegriffen. Ferner ist die Quadratröhre 5 mit einem

Rohr 10 versehen, dieses kann durch Betätigen des Stop vendis 11 eine Verbidnung zur Aussenwelt darstellen. Mit Hilfe der Dichtung 12 soll ein Lecken verhindert werden.

Die Fluorharzschicht 4 ist für ein Gas wie z.B. SF 6,

welches ein höheres Molekulargewicht aufweist, nahezu undurchlässig. Während längerer Zeit wird jedoch das Gas durch die Schicht 4 hindurchtreten, so dass ein Druckausgleich zwischen dem Behälter 1 und der Detektionskammer 7 stattfindet. Da im Behälter 1 entstehende Gasbestandteile ein geringeres molekulares Gewicht aufweisen, können sie leicht durch die Fluorharzschicht 4 hindurchtreten. Da weiter ein permeables Gebiet genügend gross gestaltet werden kann, dringen die Gasbestandteile sofort in die Detektionskammer 7 ein und entfärbt dort die Substanz 8. Entsprechend kann visuelle Inspektion der entfärbbaren Substanz 8 durch die transparente Verschlusskappe 9 zu jeder Zeit zum Entdecken des Auftretens von Gasbestandteilen führen. Ebenso kann das Vorhandensein von zerlegtem Gas in der Detektionskammer 7 durch periodisches Betätigen des Stopventils 11 entdeckt werden. Durch das Ventil 11 tritt die in der Kammer 7 vorhandene Menge Gas aus. Sogar wenn das Gas unkontrolliert aus dem Ventil ausströmt, wird dennoch nicht eine für den Menschen schädliche Menge austreten ; d.h. das Gas ist ungiftig. Wenn das Gas aus der Detektionskammer 7 komplett abgelassen und der Druck in der Kammer dem Umgebungsdruck angepasst ist, kann die Verschlusskappe 9 geöfffnet werden und die entfärbte Substanz zur direkten visuellen Kontrolle oder zur Vornahme von weiteren Messungen direkt entnommen werden. In der Zeit, in welcher die Verschlusskappe 9 der Detektionskammer 7 geöffnet ist, tritt kaum SF 6 - Gas 2, welches höheres Molekulargewicht ausweist, durch die Kammer 7 hindurch, da dieses Gas durch die Fluorharzschicht 4 abgeschottet ist ; entsprechend kann ein geringeres Eintreten von Gas für eine kurze Zeit ignoriert werden. Deshalb ist es während der oben beschriebenen Operation nicht notwendig, das SF 6 - Gas aus dem Behälter 1 zu entfernen; die Vorrichtung im Behälter 1 kann also kontinuierlich weiter arbeiten. Durch Verschliessen der Verschlusskappe 9 und des Ventils 11 kann die normale Funktionsfähigkeit wieder hergestellt werden, abnormale Zustände können durch visuelle Kontrolle durch die Verschlusskappe 9 festgestellt werden.

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Wie im ersten Ausführungsbeispiel wird eine Fluorharzschicht 4 verwendet, um eine Öffnung la des SF6 - Gas einschliessenden Behälters 1 von der an der Aussenseite des Kontainers 1 befestigten Detektionskammer 7 zu trennen. Die Fluorharzschicht 4 liegt zwischen dem die Löcher 3a aufweisenden Träger 3 und dem Abschluss der die Detektionskammer 7 bildenden Quadratröhre 5, dieser Abschluss weist die Löcher 5a auf. Innerhalb der Detektionskammer 7 ist ein detektie-rendes Mittel vorgesehen, welches seine elektrischen und optischen Charakteristiken beim Vorliegen von Gasbestandteilen ändert, die Änderung solcher Charakteristiken wird durch ein ausserhalb montiertes Messinstrument gemessen. In diesem Fall liegt ein innerhalb der Detektionskammer 7 angebrachtes detektierendes Mittel 13 vor, welches entsprechend der Änderung von elektrischen Charakteristiken Gasbestandteilen defektiert. An den Enden der Elektroden 14 befestigte Leitungsdrähte 15 führen durch in der Verschlusskappe 9' angebrachte Buchsen zum Messinstrument 17. Wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, ist an der Detektionskammer 7 ein innerhalb des Rohres 10 angebrachtes Ventil 11 vorgesehen. Da einer der die permeable Schicht einklemmenden Träger und das Quadratrohr, welches die Detektionskammer bildet, aus einem Stück ausgeführt sind, ist die Möglichkeit des Leckens reduziert und der Zusammenbau erleichtert, da die verwendete Anzahl s

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Bauteile vermindert ist. Zusätzlich muss die das andere Ende der Kammer bedeckende Verschlusskappe nicht transparent sein. Während dem Arbeiten der elektrischen Vorrichtung können die elektrischen Charakteristiken des detektierenden Mittels dauernd oder periodisch gemessen und überwacht werden. Da die Detektionskammer durch die Träger der für das Gas permeablen Schicht abgeschirmt wird, wird sie keiner von der elektrischen Vorrichtung herrührenden Hochspannung ausgesetzt. Weiter kann das Detektieren frei vorgenommen werden, indem Gas aus der Detektionskammer entnommen wird und die Verschlusskappe während des Arbeitens der Vorrichtung entfernt wird.

Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Die Fluorharzschicht 4 ist zwischen den mit den Löchern 3a versehenen Trägern 3 eingeklemmt und unabhängig am das SF 6 -Gas 2 enthaltenden und die Öffnung la aufweisenden Behälter 1 befestigt. Die Detektionskammer 7 besteht aus der

Quadratröhre 5, welche mit dem Abschluss und dem ihre Öffnung umgebenden Kragen 5b versehen ist. Dieser Kragen ist an der Ausssenwand des Behälters mit Hilfe der Bolzen 18 derart befestigt, dass die Kammer die die Fluorharzschicht 4 s einklemmenden Träger 3 bedeckt. Wie im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels, kann jede Art von detektierendem Mittel 13 in die Kammer 7 eingebracht werden, um kontinuierlich oder periodisch Messungen während der Operation der Vorrichtung vorzunehmen und aufzuzeichnen, io Zusätzlich kann die den Abschluss aufweisende Quadratröhre 5 während der Operation zur Überprüfung des detektierenden Mittels 13 frei entfernt werden. Es ist unnötig zu erwähnen, dass, wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, die Möglichkeit besteht, eine mit einem Ventil verse-15 hene Röhre so zu installieren, dass die Kammer mit der Aussenwelt verbunden werden kann. Ferner kann der Abschluss der Quadratröhre als entfernbare Verschlusskappe ausgeführt werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Detektor zum Detektieren von Fehlfunktionen einer durch eine halogenhaltige Gasfüllung isolierten elektrischen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass er eine an einer Aussenwand eines die elektrische Vorrichtung sowie das isolierende halogenhaltige Gas einschliessenden luftdichten Behälters befestigte Detektionskammer für Gasbestandteile umfasst, wobei die Verbindung vom Behälter zur Kammer durch eine für aus dem isolierenden Gas entstandene Gas bestandteile permeable Schicht hergestellt ist und ein detek-tierendes Mittel zur Detektion der in die Detektionskammer difundierten Gasebestandteile vorgesehen ist.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Gasbestandteile permeable Schicht aus Fluorharz besteht.

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PATENANSPRÜCHE

3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Gasbestandteile permeable Schicht aus poly-midem Harz besteht.

4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionskammer mit Hilfe eines mit einem Ventil versehenen Rohr mit der Aussenwelt verbunden werden kann.

5. Detektor nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionskammer eine luftdichte Abschlusskappe derart aufweist, dass sie durch Entfernung der Kappe geöffnet werden kann.