本发明涉及一种电气运行装置。此外,本发明还涉及一种相关联的用于测量电气运行装置的电线馈通装置处的局部放电的方法。
背景技术:
1、局部放电测量(te测量)是评估电气运行装置的状态的标准方法。te测量在高压和中压开关设施中也已被证明是有效的。在此使用的方法多种多样,包括超高频(uhf)传感器、tev传感器以及高频(hf)范围内的测量方法,如耦合电容器、hfct(high frequencycurrent transformer,高频变流器)或其他测量线圈。在此希望频繁或持续地进行这些测量。
2、这需要对电气运行装置进行改造以安装对应的传感器系统。由此带来对应的耗费,这种耗费可能会降低或抵消“te测量”应用场景的经济性,无论是在新设施还是现有电气运行装置中。
3、目前,通过将hfct安装在开关设施的高压室中来解决这个问题,特别是通过将hfct放置在开关设施的连接导线的电缆屏蔽层周围。然而,这种解决方案的安装和维护都很复杂。
4、本发明的任务是提供一种改进局部放电测量的解决方案。
技术实现思路
1、本发明基于独立权利要求的特征。有利的扩展和设计是从属权利要求的主题。本发明的设计、应用可能和优点将从以下描述和附图中得出。
2、无论特定术语的语法性别如何,都包括具有男性、女性。
3、本发明涉及一种电气运行装置,包括:
4、-高压区域,包括:
5、o用于电线馈通装置的电缆连接室,以及
6、o电容耦合电极或电感耦合器,构成为耦合输出第一频率范围,
7、其中电容耦合电极或电感耦合器连接到电线馈通装置,
8、-低压区域,包括:
9、o用于测量高频电流的系统(特别是高频变流器(hfct)、分流电阻、基于gmr或霍尔效应的磁场传感器),构成为耦合输出第二频率范围并在第二频率范围内进行电压检测,
10、o电压显示系统(特别是“电压指示器系统”(voltage indicator system,vis)),构成为测量第三频率范围并在第三频率范围内进行电压检测,以及
11、-电线馈通装置,包括第一连接端和第二连接端,
12、其中第一连接端布置在电缆连接室中,
13、其中第二连接端布置在低压区域内,并且
14、其中电线馈通装置从电缆连接室延伸至用于测量高频电流的系统和电压显示系统。
15、所公开的装置具有如下优点:通过用于测量高频电流的系统(高频变流器)在第二频率范围内进行电压检测来测量局部放电。
16、在高压区域内存在高电压。在本发明的含义中,“高电压”应理解为大于或等于1kv(国际单位:千伏)的交流电压和/或大于或等于1.5kv(国际单位)的直流电压。
17、在低压区域内存在低电压。“低电压”应理解为最高1000伏(国际单位)的交流电压和/或最高1500伏(国际单位)的直流电压。
18、低压区域的组件是电气连接的,电气运行装置的其余组件(特别是高压区域)与低压区域是电流隔离的。
19、电感耦合器特别是构成为罗氏线圈。
20、用于测量高频电流的系统特别是构成为如高频变流器(hfct)、分流电阻、基于gmr或霍尔效应的磁场传感器。
21、电压显示系统特别是构成为“电压指示器系统”(vis)。
22、电线馈通装置也可称为连接导线。在一个实施方式中,连接导线特别是具有电缆屏蔽层。替代地,连接导线也可以使用非屏蔽电缆。
23、换句话说,本发明的核心思想是通过用于测量高频电流的系统(特别是hfct(高频变流器))从用于检测电压的系统的信号路径中耦合输出第二频率范围(特别是100khz至100mhz)。
24、许多电气运行装置(如高压和中压开关设施)中已经安装了电容耦合电极(内置于套管中),其用于根据iec62271-213及类似标准进行电压检测(即用于传输50hz、100mhz等电压信号),或用于一般而言现场控制。然而,到目前为止,在此只有50hz信号用于电压检测(特别是通过vis)。然而,通过电容耦合电极可以耦合输出更宽的频率范围,该更宽的频率范围也包括高频(hf)范围内局部放电测量感兴趣的频率(100khz至100mhz)。本发明提出的解决方案可以作为目前解决方案的替代方案。
25、根据本发明放置的hfct在物理上仅测量较小的测量信号,因为根据经验,馈通装置的耦合电容(相对来看很小,因为复电阻相对来看很高)在pf(皮法)范围内。然而,干扰/噪声甚至更小,因此较小的测量信号不起作用。
26、本发明还具有如下优点:由于信号导线较细,hfct传感器所需的安装空间可以非常小,这可以优化设计。此外,由此所需的传感器系统也更小,因为引入低压区域的电缆仅具有较小的直径。
27、本发明还具有以下优点:通过在工厂内完成组装,可以在定义的环境中对系统进行对应的校准。hfct可以在工厂就已组装(在制造商那里,而不是在客户现场)。由此所提出的解决方案具有以下优点:
28、•在工厂内完成新设施的组装、测试和校准
29、•简化组装和电线馈通,因为信号(在开关设施的低压区域中由hfct分接出来)靠近评估系统vis(在低压区域中)
30、•简化处于运行中的设施的组装,因为只需在低压区域内工作。由此在根据iec62271-200标准对开关设施进行干扰光测试的情况下无需关闭。
31、本发明还具有以下优点:在vdis(=vis)上也可以耦合输出50hz信号(例如,用于创建prpd模式),特别是在根据iec62271-213的vdis具有根据该标准的可选电压输出端的情况下。由于该信号的电压电平较低,因此可以进行简单的进一步处理。
32、在本发明的扩展中,在高压区域和低压区域之间设置了电位隔离抽头。
33、通过该电位隔离抽头,高压区域的高电压不会出现在低压区域内。电位隔离抽头特别是构成为电容抽头。
34、在此,特别是在高压区域内,电容抽头作为第一电容存在,而在高压区域或低压区域内,存在远小于第一电容的第二阻抗。通过所形成的分压器,在这两种情况下,当电流进入低压区域时都只存在低电压。
35、高压区域和低压区域是在技术含义上分开的区域。因此,在低压区域中可以按照低压指南工作,而在高压区域中可以按照高压指南工作。
36、在本发明的进一步扩展中,用于测量高频电流的系统布置在低压区域内。这是有利的,因为在低压区域内按照低压指南工作。
37、在本发明的进一步扩展中,电气运行装置构成为:
38、-关键电气运行装置和/或
39、-电气开关设施和/或
40、-高压设施和/或
41、-变压器和/或
42、-发动机。
43、关键电气运行装置应理解为其本身和/或其组件具有关键功能的电气运行装置。关键功能是指在失效时将导致远超平均水平(特别是通过继发损害)的损害。
44、高压设施具有高电压。在高压区域内存在高电压。在本发明的含义下,高电压应理解为大于或等于1kv(国际单位:千伏)的交流电压和/或大于或等于1.5kv(国际单位)的直流电压。
45、在本发明的进一步扩展中:
46、-在第一频率范围内,频率为16.66hz至100mhz,特别是50hz至100hz,和/或
47、-在第三频率范围内,频率为16.66hz至400hz,特别是50hz至60hz,和/或
48、-在第二频率范围内,频率为100khz至100mhz。
49、在此,用于测量高频电流的系统,特别是hfct,优选被设计为不耦合输出低频干扰(特别是<100khz)或极高频干扰(特别是>100mhz),以获得有利的信噪比。这是有利的,因为100khz至100mhz的频率对于局部放电测量尤为重要。
50、第三频率范围中16.66hz的频率特别是与铁路行程中的应用相关,400hz的频率特别是与航空行程中的应用相关,特别是飞机。
51、在本发明的进一步扩展中,电线馈通装置从电缆连接室经过用于测量高频电流的系统延伸到电压显示系统。
52、因此,电线馈通装置首先到达用于测量高频电流的系统,然后从该系统继续延伸至电压显示系统。
53、在本发明的进一步扩展中,电线馈通装置从电容耦合电极延伸至用于测量高频电流的系统。
54、因此,电线馈通装置首先到达电容耦合电极或电感耦合器,然后从那里继续延伸至用于测量高频电流的系统。特别是,电线馈通装置随后继续延伸至电压显示系统。
55、在本发明的进一步扩展中,高压区域和低压区域彼此分离。“分离”意味着没有重叠区域。也意味着存在分界。
56、在本发明的进一步扩展中,高压区域与低压区域之间设有电流隔离。特别是,高压区域与低压区域之间的分界由此构成为所述电流隔离。
57、在本发明的进一步扩展中,电线馈通装置通过低压区域内的第一电感接地。由此,优化了至ivds(=vis)的电缆馈通:根据该实施方式,电缆屏蔽层优选通过靠近用于测量高频电流的系统的第一电感接地,为此也参见图2。
58、在本发明的进一步扩展中,电线馈通装置与接地连接一起穿过用于测量高频电流的系统。由此优化了至ivds(=vis)的电缆馈通:根据该实施方式,电缆屏蔽层和ivds(=vis)的接地连接一起穿过hfct,为此也参见图3。
59、在本发明的进一步扩展中,电线馈通装置被设计为在用于测量高频电流的系统与电缆连接室之间存在电气吸收电路。由此构建了有针对性地调谐到有利于局部放电(te)测量的频率的吸收电路。在此,开发结果表明,该吸收电路由用于测量高频电流的系统(特别是高频变流器(hfct))自动创建。该用于测量高频电流的系统有利地被设计为使得能够在频率为100khz至100mhz的第二频率范围内测量有利的频率。
60、在本发明的进一步扩展中,根据本发明的电气运行装置还包括:
61、-第二电感,其中第二电感被设计为使得第二频率范围对应于从局部放电点到电容耦合电极的传递函数的信号的卷积。
62、特别地,用于测量高频电流的系统,特别是高频变流器(hfct),本身构成为第二电感。替代地,用于测量高频电流的系统可以具有附加组件作为第二电感。
63、第二电感及产生的吸收电路被构建为使得优先测量第二频率范围,该第二频率范围使得来自局部放电点(特别是缺陷点)的局部放电信号(pd信号)与从缺陷点到电容耦合电极的传递函数进行卷积。根据经验,对于电气运行装置(特别是开关设施及其“关键电气运行装置”以及绝缘馈通装置)的变量而言,这些是100khz至100mhz范围的各个具体频率。因此,第二电感被调谐至第二频率范围。
64、本发明还包括一种测量电气运行装置的电线馈通处的局部放电的方法,包括以下步骤:
65、-提供具有第一连接端和第二连接端的电线馈通装置,
66、-在高压区域的电缆连接室中布置第一连接端,
67、-在低压区域中的电压显示系统上布置第二连接端,从而电线馈通装置从电缆连接室延伸到用于测量高频电流的系统和电压显示系统,
68、-通过电容耦合电极或电感耦合器耦合输出第一频率范围,其中电容耦合电极或电感耦合器位于高压区域内,
69、-通过电压显示系统测量第三频率范围,
70、-通过电压显示系统在第三频率范围内进行电压检测,
71、-通过用于测量高频电流的系统耦合输出第二频率范围,并且
72、-通过用于测量高频电流的系统在第二频率范围内进行电压检测来测量局部放电。
73、本发明还包括一种使用根据本发明的电气运行装置测量局部放电的方法。