KONDENSATORDURCHFÜHRUNGEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Konden- satordurchführungen für ein dreiphasiges Wechselstromnetz.

Elektrische Geräte für Wechselstromnetze, wie beispielsweise Leistungstransformatoren und Drosseln, sind üblicherweise mithilfe von Kondensatordurchführungen an die Netzlei- tungen des Wechselstromnetzes angeschlossen. Da ein Versagen oder Ausfall dieser Kondensatordurchführungen mit schwerwiegenden Folgen, wie z.B. Beschädigung oder Zerstörung der elektrischen Geräte und daraus resultierenden Ausfällen der Energiever- sorgung, verbunden sein kann, ist es bekannt, relevante Kenngrößen der Kondensator- durchführungen, wie z.B. Kapazitäten und Verlustfaktoren im Betrieb, zu überwachen. Bei den bekannten Verfahren zur Verlustfaktorüberwachung können sich verschiede Einfluss- faktoren, wie z.B. die an den Kondensatordurchführungen anliegende Hochspannung o- der Temperaturschwankungen im Betrieb deutlich auf die erfassten Kennwerte auswirken und so eine zuverlässige Überwachung erschweren.

DE 10 2004 027 349 A1 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln des Verlustfaktors einer Isolierung einer Hochspannungsdurchführung. Die Hochspannungsdurchführung verfügt über Einlagen zur Absteuerung eines elektrischen Feldes, wobei eine Außenklemme auf dem Potential einer ersten Einlage und wenigstens eine Innenklemme vorgesehen sind, die mit einer bezüglich der ersten Einlage im Querschnitt weiter innen angeordneten Ein- lage verbunden ist. Weiterhin wird die Außenklemme über einen regelbaren Referenzkon- densator mit Erdpotential verbunden. Eine zwischen Innenklemme und Außenklemme ab- fallende Prüfspannung, eine an einem Referenzkondensator abfallende Stellspannung und eine Phasenverschiebung zwischen der Prüfspannung und der Stellspannung werden ermittelt. Durch Bilden der Differenz zwischen Prüfspannung und Stellspannung unter Be- rücksichtigung der Phasenverschiebung wird eine resultierende Spannung berechnet. Nun wird der Referenzkondensator so geregelt, dass eine Phasenverschiebung zwischen der resultierenden Spannung und der Prüfspannung oder zwischen der resultierenden

Spannung der Stellspannung gleich Null ist. Die Einstellungen des Referenzkondensators können somit als Hinweis auf den Alterungszustand oder die Güte der Isolierung gewertet werden. DE 100 37 432 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung einer mit einer elektrischen Betriebsspannung beaufschlagten Kondensatordurchführung, bei der mit einer elektrisch leitenden Einlage ein Spannungsteiler gebildet ist, wobei mit einem mit der Einlage ver- bundenen Messabgriff und mit Erdpotential mindestens ein Messwert einer elektrischen Messgröße erfasst und gespeichert wird. Nach Erfassung des mindestens einen Mess- werts wird die Impedanz zwischen dem Messabgriff und dem Erdpotential verändert und mit dem Messabgriff und dem Erdpotential mindestens ein Signalwert eines sich dann bil- denden Messsignals erfasst und gespeichert, wobei der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt der Erfassung des einen Messwerts und dem Zeitpunkt der Erfassung eines Signalwerts derart bemessen ist, dass eine gegebenenfalls zwischen den beiden Zeit- punkten erfolgte Änderung der Betriebsspannung vernachlässigbar ist.

Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung die Gegenstände der unabhängigen An- sprüche vor. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ermöglicht eine bessere Überwachung der Kondensatordurchführungen. Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Überwachen von Kondensatordurchführungen für ein Wechselstromnetz vor, wobei das Wechselstromnetz eine erste, zweite und dritte Phase hat. Weiterhin umfasst das Wechselstromnetz eine erste Netzleitung, der die erste Phase und eine erste Kondensatordurchführung zugeord- net sind und an der eine erste Netzspannung anliegt, eine zweite Netzleitung, der die zweite Phase und eine zweite Kondensatordurchführung zugeordnet sind und an der eine zweite Netzspannung anliegt, sowie eine dritte Netzleitung, der die dritte Phase und eine dritte Kondensatordurchführung zugeordnet sind und an der eine dritte Netzspannung an- liegt. Jede dieser Kondensatordurchführungen umfasst einen Leiter, der mit der zugeord- neten Netzleitung verbunden ist und einen elektrisch leitfähigen Belag, der diesen Leiter umgibt.

Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens wird

- zu einem vorbestimmten ersten Zeitpunkt für jede dieser Phasen

• für eine erste Referenzspannung ein entsprechender erster Referenzspannungszei- ger oder komplexer Referenzspannungswert ermittelt;

· eine Belagspannung, die zwischen dem jeweiligen Belag und Massepotenzial an- liegt, erfasst und ein entsprechender erster Belagspannungszeiger oder komplexer Belagspannungswert ermittelt;

- zu einem vorbestimmten zweiten Zeitpunkt, der nach dem ersten Zeitpunkt liegt, für jede dieser Phasen • für eine zweite Referenzspannung ein entsprechender zweiter Referenzspannungs- zeiger oder komplexer Referenzspannungswert ermittelt;

• die Belagspannung erfasst und ein entsprechender zweiter Belagspannungszeiger oder komplexer Belagspannungswert ermittelt;

- für jede dieser Kondensatordurchführungen

• eine Verlustfaktoränderung in Abhängigkeit von den jeweiligen ersten und zweiten Referenzspannungszeigern und Belagspannungszeigern sowie von den ersten und zweiten Referenzspannungszeigern und Belagspannungszeigern der jeweils be- nachbarten Kondensatordurchführung berechnet;

· die Verlustfaktoränderung mit einem Toleranzwert verglichen;

- ein Überwachungssignal in Abhängigkeit von den Ergebnissen dieser Verlustfaktorver- gleiche erzeugt.

Das vorgeschlagene Verfahren nutzt die Kenn- und Messgrößen benachbarter Kondensa- tordurchführungen desselben Leistungstransformators für die eigentliche Überwachung. Hierbei werden die externen Einflüsse, wie z.B. Termperaturänderungen, auf die Verlust- faktoränderungen der Kondensatordurchführung ausgeglichen. Darüber hinaus wird ver- mieden, dass beim Überwachen einer Kondensatordurchführung, die ja an die ihr zuge- ordnete Netzleitung angeschlossen ist, Schwankungen der an einer Netzleitung anliegen- den Netzspannung, über die an die jeweilige Netzleitung angeschlossene Kondensator- durchführung auf die Messspannung übertragen werden. So können Messtoleranzen beim Erfassen der Belagspannungen zumindest teilweise kompensiert werden und eine bessere Aussage über den Zustand der Kondensatordurchführung getroffen werden.

Der Verlustfaktor für jede Kondensatordurchführung kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise abgeleitet werden, beispielsweise als das Verhältnis des verlustbehafteten Re- alteils zum verlustfreien Imaginärteil einer komplexen Zeigergröße und/oder dem Tangens des Verlustwinkels δ zwischen der komplexen Größe und ihrem Imaginärteil. Üblicher- weise liegen die Verlustfaktoren für Kondensatordurchführungen im Hochspannungsbe- reich dabei im Bereich zwischen 0, 005%, und 1 %.

Jede Kondensatordurchführung kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebil- det sein und beispielsweise über eine Ober- und eine Unterkapazität verfügen. Die Ober- kapazität kann beispielsweise als die Kapazität eines Kondensators, der von dem jeweili- gen Belag und dem jeweiligen Leiter gebildet wird, ausgebildet sein. Übliche Werte für Oberkapazitäten liegen im Bereich zwischen 200 und 600pF. Die Unterkapazität kann beispielsweise als die Kapazität einer Parallelschaltung, die eine Messeinrichtung, mit der beispielsweise eine Belagspannung erfasst und/oder gemessen werden kann, und einen Kondensator umfasst, gebildet werden. Der vorgenannte Kon- densator wird dabei von dem jeweiligen äußersten Belag und Massepotential oder von dem jeweiligen äußersten Belag und einem elektrisch leitfähigen Flansch, der an der Au- ßenfläche der jeweiligen Kondensatordurchführung befestigt ist und an Massepotenzial anliegt, gebildet. Üblicherweise liegen die Unterkapazitäten zwischen 1 und 5 F, sie kön- nen aber auch nach Bedarf andere Werte haben und beispielsweise zwischen 0,1 F und 50 F oder zwischen 0,2 F und 20 F oder zwischen 0,5 F und 10 F liegen. Als Netzspannung wird im Folgenden die Spannung bezeichnet, die zwischen einer

Phase des Wechselstromnetzes und Massepotential anliegt. Die Messung der Netzspan- nung sowie Bildung der Netzspannungszeiger kann auf beliebige Art und Weise, bei- spielsweise mittels kapazitiver Spannungsteiler, erfolgen.

Als Belagspannung wird im Folgenden die an der Unterkapazität mittels einer Messein- richtung erfasste Spannung, die zwischen dem äußersten Belag der Kondensatordurch- führung und Massepotential anliegt, bezeichnet. Die Ermittlung des Belagspannungszei- gers/komplexen Belagspannungswerts erfolgt mittels bekannter Verfahren der Elektro- technik.

Bei einem dreiphasigen Wechselstromnetz ist der Begriff »benachbart« in Hinblick auf ei- nen vorbestimmten Drehsinn des entsprechenden Zeigersystems definiert, beispielsweise derart, dass die zweite Phase B der ersten Phase A benachbart ist, die dritte Phase C der zweiten Phase B und die erste Phase A der dritten Phase C.

Der Toleranzwert kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und bei- spielsweise einen prozentualen Anteil einer entsprechenden Kenngröße aus dem Daten- blatt einer Kondensatordurchführung darstellen oder basierend auf Erfahrungswerten ab- geleitet werden. Die Toleranzwerte können bei Bedarf für alle Kondensatordurchführun- gen einheitlich oder individuell für jede Kondensatordurchführung unterschiedlich gewählt werden.

Das Überwachungssignal kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als akustisches und/oder optisches und/oder elektrisches Signal.

Es kann vorgesehen sein, dass jede Referenzspannung die jeweilige Netzspannung ist.

Es kann vorgesehen sein, dass - der ersten Netzleitung eine erste Parallel-Kondensatordurchführung zugeordnet ist;

- der zweiten Netzleitung eine zweite Parallel-Kondensatordurchführung zugeordnet ist;

- der dritten Netzleitung eine dritte Parallel-Kondensatordurchführung zugeordnet ist;

- jede dieser Parallel-Kondensatordurchführungen dabei einen Leiter, der mit der zuge- ordneten Netzleitung verbunden ist und einen elektrisch leitfähigen Belag der diesen

Leiter umgibt, umfasst;

- für jede dieser Phasen die erste und zweite Referenzspannung eine erste und zweite Belagspannung ist, die jeweils zum ersten Zeitpunkt und zum zweiten Zeitpunkt zwi- schen dem Belag und Massepotenzial der jeweiligen Parallel-Kondensatordurchfüh- rung anliegt.

Diese Parallel-Kondensatordurchführungen sind beispielsweise vorhanden, um zusätzlich zu einem ersten elektrischen Gerät, das über die drei Kondensatordurchführungen an die drei Phasen angeschlossen ist, ein zweites elektrisches Gerät, das hier auch als Parallel- Gerät bezeichnet wird, parallel zu dem ersten Gerät an die drei Phasen anzuschließen. Da die Parallel-Belagspannungswerte die anfänglichen Referenzspannungswerte bilden, kann auf die Erfassung der Netzspannungen verzichtet werden. Dies führt, ohne die Ge- nauigkeit des Überwachungsverfahrens negativ zu beeinflussen, zu Kosteneinsparungen sowie erleichterter Wartung und Instandhaltung, da weniger Messgeräte eingesetzt wer- den müssen. Es kann vorgesehen sein, dass für jede der Phasen die Referenzspannung eine Kon- stantspannung ist, für die ein entsprechender Konstantspannungszeiger vorbestimmt ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Größe jedes Konstantspannungszeigers gleich einem Nennspannungswert des Wechselstromnetzes ist und für die erste Phase der Phasenwin- kel des ersten und zweiten Konstantspannungszeigers 0° beträgt, für die zweite Phase der Phasenwinkel des ersten und zweiten Konstantspannungszeigers 120° beträgt und für die dritte Phase der Phasenwinkel des ersten und zweiten Konstantspannungszeigers 240° beträgt.

Es kann vorgesehen sein, dass

- die Verlustfaktoränderung der ersten Kondensatordurchführung gemäß folgender For- mel

mit

berechnet wird; und/oder

die Verlustfaktoränderung der zweiten Kondensatordurchführung gemäß folgender For- mel

mit

berechnet wird; und/oder

die Verlustfaktoränderung der dritten Kondensatordurchführung gemäß folgender For- mel

mit

berechnet wird;

wobei Ra(t1 ), Rb(t1 ), Rc(t1 ) die ersten Referenzspannungszeiger der ersten, zweiten und dritten Phase sind;

und Va(t1 ), Vb(t1 ), Vc(t1 ) die ersten Belagspannungszeiger der ersten, zweiten und dritten Phase sind;

und Ra(t2), Rb(t2), Rc(t2) die zweiten Referenzspannungszeiger der ersten, zweiten und dritten Phase sind;

und Va(t2), Vb(t2), Vc(t2) die zweiten Belagspannungszeiger der ersten, zweiten und dritten Phase sind.

Es kann vorgesehen sein, dass Toleranzwerte DA > 0, DB > 0, DC > 0 für die Verlustfak- torvergleiche bestimmt werden und falls die Verlustfaktorvergleiche ergeben, dass

gilt, dann ein Überwachungssignal erzeugt wird, das anzeigt, dass die Kondensatordurch- führungen in ordnungsgemäßem Zustand sind und andernfalls ein Überwachungssignal erzeugt wird, das anzeigt, dass zumindest eine Kondensatordurchführung nicht in ord- nungsgemäßem Zustand ist.

Es kann vorgesehen sein, dass Toleranzwerte DA > 0, DB > 0, DC > 0 für die Verlustfak- torvergleiche bestimmt werden und

- falls die Verlustfaktorvergleiche ergeben, dass

gilt, dann ein Überwachungssignal erzeugt wird, das anzeigt, dass entweder die zweite Kondensatordurchführung nicht in ordnungsgemäßem Zustand ist oder die beiden an- deren Kondensatordurchführungen nicht in ordnungsgemäßem Zustand sind und einen gleichartigen Fehler haben;

- falls die Verlustfaktorvergleiche ergeben, dass

gilt, dann ein Überwachungssignal erzeugt wird, das anzeigt, dass entweder die dritte Kondensatordurchführung nicht in ordnungsgemäßem Zustand ist oder die beiden an- deren Kondensatordurchführungen nicht in ordnungsgemäßem Zustand sind und einen gleichartigen Fehler haben;

- falls die Verlustfaktorvergleiche ergeben, dass

gilt, dann ein Überwachungssignal erzeugt wird, das anzeigt, dass entweder die erste Kondensatordurchführung nicht in ordnungsgemäßem Zustand ist oder die beiden an- deren Kondensatordurchführungen nicht in ordnungsgemäßem Zustand sind und einen gleichartigen Fehler haben.

Jeder dieser Toleranzwerte DA, DB, DC kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise bestimmt werden und beispielsweise auf einen Wert von 0,0001 , oder 0,0002, oder 0,0005, oder 0,001 , oder 0,002, oder 0,005, oder 0,01 oder 0,02, oder 0,05 gesetzt wer- den. Jeder dieser Toleranzwerte und wenigstens einer der anderen Toleranzwerte können gleich oder ungleich sein.

Es kann vorgesehen sein, dass andernfalls ein Überwachungssignal erzeugt wird, das an- zeigt, dass entweder alle drei Kondensatordurchführungen nicht in ordnungsgemäßem Zustand sind oder zwei Kondensatordurchführungen nicht in ordnungsgemäßem Zustand sind und keinen gleichartigen Fehler haben. Es kann vorgesehen sein, dass jeder Toleranzwert vom Alter der jeweiligen Kondensator- durchführung antiton abhängt.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass zu einem vorbestimmten dritten Zeitpunkt, der nach dem zweiten Zeitpunkt liegt, für jede dieser Phasen

• für eine Referenzspannung und ein entsprechender dritter Referenzspannungszei- ger oder komplexer Referenzspannungswert ermittelt wird;

• die Belagspannung erfasst und ein entsprechender dritter Belagspannungszeiger oder komplexer Belagspannungswert ermittelt wird;

• der zweite Referenzspannungszeiger durch den dritten Referenzspannungszeiger und der zweite Belagspannungszeiger durch den dritten Belagspannungszeiger er- setzt wird;

- für jede dieser Kondensatordurchführungen

• das Berechnen und Vergleichen der Verlustfaktoränderung wiederholt wird;

- ein Überwachungssignal in Abhängigkeit von den Ergebnissen dieser Verlustfaktorver- gleiche erzeugt wird.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass vor jedem Ersetzen des zweiten Referenzspan- nungszeigers und Belagspannungszeigers der erste Referenzspannungszeiger durch den zweiten Referenzspannungszeiger und der erste Belagspannungszeiger durch den zwei- ten Belagspannungszeiger ersetzt wird.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass zu wenigstens einem vorbestimmten späteren Zeitpunkt, der nach dem zweiten Zeitpunkt liegt, für jede dieser Phasen

• für eine Referenzspannung ein entsprechender späterer Referenzspannungszeiger oder komplexer Netzspannungswert ermittelt wird;

• die Belagspannung erfasst und ein entsprechender späterer Belagspannungszeiger oder komplexer Belagspannungswert ermittelt wird;

• für jede dieser Kondensatordurchführungen das Berechnen der Verlustfaktorände- rung zusätzlich von den jeweiligen späteren Referenzspannungszeigern und Belag- spannungszeigern abhängt.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass zu wenigstens einem vorbestimmten späteren Zeitpunkt, der nach dem zweiten Zeitpunkt liegt, für jede dieser Phasen

• für eine Referenzspannung ein entsprechender späterer Referenzspannungszeiger oder komplexer Referenzspannungswert ermittelt wird;

• die Belagspannung erfasst und ein entsprechender späterer Belagspannungszeiger oder komplexer Belagspannungswert ermittelt wird;

- für jede dieser Kondensatordurchführungen

• eine Verlustfaktoranderung in Abhängigkeit von den jeweiligen ersten, zweiten und späteren Referenzspannungszeigern und Belagspannungszeigern sowie von den ersten, zweiten und späteren Referenzspannungszeigern und Belagspannungszei- gern der jeweils benachbarten Kondensatordurchführung berechnet wird;

• die Verlustfaktoränderung mit einem Toleranzwert verglichen wird;

- ein Überwachungssignal in Abhängigkeit von den Ergebnissen dieser Verlustfaktorver- gleiche erzeugt wird.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Verlustfaktoränderung der ersten Kondensa- tordurchführung gemäß folgender Formel

berechnet wird; und/oder

- die Verlustfaktoränderung der zweiten Kondensatordurchführung gemäß folgender For- mel

berechnet wird; und/oder die Verlustfaktoränderung der dritten Kondensatordurchführung gemäß folgender For- mel

berechnet wird;

- n > 2 die Anzahl der Zeitpunkte ist;

- t1 , t2 der erste und zweite Zeitpunkt und t3, tn die späteren Zeitpunkte sind;

- gai, gbi, gci i-te Gewichtungsfaktoren für die erste, zweite und dritte Kondensatordurch- führung sind.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass jeder Gewichtungsfaktor vom Alter des jeweili- gen Zeitpunkts antiton abhängt; und/oder für die Gewichtungsfaktoren

gilt.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass

- zwischen dem Ermitteln der ersten Referenzspannungszeiger und dem Ermitteln der ersten Belagspannungszeiger

• die Größen der ersten Referenzspannungszeiger untereinander verglichen werden,

• das Ermitteln der ersten Belagspannungszeiger erfolgt, falls diese Größenvergleiche ergeben, dass diese Größen nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß voneinander ab- weichen;

und/oder

- zwischen dem Ermitteln der zweiten Referenzspannungszeiger und dem Ermitteln der zweiten Belagspannungszeiger

• die Größen der zweiten Referenzspannungszeiger untereinander verglichen wer- den,

• das Ermitteln der zweiten Belagspannungszeiger erfolgt, falls diese Größenverglei- che ergeben, dass diese Größen nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß voneinan- der abweichen.

Dieses Vergleichen der Größen der Referenzspannungszeiger ermöglicht, dass ein Zeit- punkt bestimmt wird, zu dem die eigentliche Überwachung, nämlich der Vergleich der Ver- lustfaktoränderungen der Kondensatordurchführungen und das Erzeugen des Überwa- chungssignals, besonders vorteilhaft oder günstig ist, da sie dann nicht durch über das vorbestimmte Maß hinaus voneinander abweichende Referenzspannungen erschwert, be- hindert oder gar unmöglich gemacht wird. Damit wird erreicht, dass unabhängig von Schwankungen der Spannungen im Wechselstromnetz sowie von Messtoleranzen beim Erfassen der Belagspannungen eine bessere Aussage über den Zustand der Kondensa- tordurchführungen getroffen werden kann.

Durch die Berücksichtigung der Referenzspannungen können beispielsweise zeitliche Än- derungen der Spannungsverhältnisse, die auch als Asymmetrien bezeichnet werden, er- fasst werden und somit die entsprechenden Abweichungen der an den Kondensator- durchführungen abgegriffenen Belagspannungen zumindest teilweise kompensiert wer- den. Damit wird eine zuverlässige Überwachung der Kondensatordurchführungen unter Berücksichtigung und Bewertung der Abweichungen und der Störungen der Spannungen im Wechselstromnetz gewährleistet.

Zum Vergleich der Größen der Referenzspannungszeiger können je nach Bedarf Beträge und/oder Effektivwerte und/oder Scheitelwerte und/oder Amplituden der Referenzspan- nungszeiger verwendet werden.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass

- jeder Größenvergleich derart erfolgt, dass

• Toleranzwerte RAB > 0, RBC > 0, RCA > 0 als das jeweilige Maß bestimmt werden; · geprüft wird, ob

gilt;

- Rae der Betrag oder der Effektivwert des jeweiligen Referenzpannungszeigers der ers- ten Phase ist;

- Rbe der Betrag oder der Effektivwert des jeweiligen Referenzspannungszeigers der zweiten Phase ist;

- Ree der Betrag oder der Effektivwert des jeweiligen Referenzspannungszeigers der dritten Phase ist. Jeder dieser Toleranzwerte RAB, RBC, RCA kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise bestimmt werden und beispielsweise auf einen Wert gesetzt werden, der 0,1 % o- der 0,2% oder 0,5% oder 1 % oder 2% oder 3% oder 4% oder 5% oder 7% oder 10% oder 15% oder 20% oder 25% oder 30% oder 40% oder 50% des Nennwertes der jeweiligen Referenzspannung Rae, Rbe, Ree entspricht. Jeder dieser Toleranzwerte und wenigstens einer der anderen Toleranzwerte können gleich oder ungleich sein.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass

- zwischen dem Ermitteln der ersten Referenzpannungszeiger und dem Ermitteln der ersten Belagspannungszeiger

• die Phasenwinkel der ersten Referenzspannungszeiger untereinander verglichen werden,

• das Ermitteln der ersten Belagspannungszeiger erfolgt, falls diese Winkelvergleiche ergeben, dass diese Phasenwinkel nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß voneinan- der abweichen;

- zwischen dem Ermitteln der zweiten Referenzspannungszeiger und dem Ermitteln der zweiten Belagspannungszeiger

• die Phasenwinkel der zweiten Referenzspannungszeiger untereinander verglichen werden,

• das Ermitteln der zweiten Belagspannungszeiger erfolgt, falls diese Winkelverglei- che ergeben, dass diese Phasenwinkel nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß von- einander abweichen.

Dieses Vergleichen der Größen der Phasenwinkel der Referenzspannungszeiger ermög- licht, dass ein Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem die eigentliche Überwachung, nämlich der Vergleich der Verlustfaktoränderungen der Kondensatordurchführungen und das Erzeu- gen des Überwachungssignals, besonders vorteilhaft oder günstig ist, da sie dann nicht durch über das vorbestimmte Maß hinaus voneinander abweichende Phasenlagen er- schwert, behindert oder gar unmöglich gemacht wird. Damit wird erreicht, dass unabhän- gig von Schwankungen der Phasenlage der Spannungen des Wechselstromnetzes sowie von Messtoleranzen beim Erfassen der Belagspannungen eine bessere Aussage über den Zustand der Kondensatordurchführungen getroffen werden kann.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass

- jeder Winkelvergleich derart erfolgt, dass

• Toleranzwerte PAB > 0, PBC > 0, PCA > 0 als das jeweilige Maß bestimmt werden;

• geprüft wird, ob

gilt;

- φa der Phasenwinkel des jeweiligen Referenzspannungszeigers der ersten Phase ist;

- φb der Phasenwinkel des jeweiligen Referenzspannungszeigers der zweiten Phase ist; - φc der Phasenwinkel des jeweiligen Referenzspannungszeigers der dritten Phase ist.

Jeder dieser Toleranzwerte PAB, PBC, PCA kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise bestimmt werden und beispielsweise auf einen Wert gesetzt werden, der 0,1 % o- der 0,2% oder 0,5% oder 1 % oder 2% oder 3% oder 4% oder 5% oder 7% oder 10% oder 15% oder 20% des Normwertes des jeweiligen Phasenversatzes entspricht. Jeder dieser Toleranzwerte und wenigstens einer der anderen Toleranzwerte können gleich oder un- gleich sein.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass jeder Belagspannungszeiger dadurch ermittelt wird, dass die jeweilige Belagspannung wenigstens zweimal erfasst wird und diese er- fassten Belagspannungen gemittelt und/oder gefiltert werden. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass zum Mitteln ein gleitender Mittelwert gebildet wird; und/oder zum Mitteln ein gewichteter Mittelwert gebildet wird, wobei insbesondere für jeden Messwert ein Gewichtungsfaktor bestimmt wird, der vom Alter dieses Messwerts antiton abhängt.

Die Erfindung schlägt gemäß einem zweiten Aspekt eine Vorrichtung zum Überwachen von Kondensatordurchführungen für ein Wechselstromnetz vor, wobei das Wechselstrom- netz eine erste, zweite und dritte Phase hat und umfasst eine erste Netzleitung, der die erste Phase und eine erste Kondensatordurchführung zugeordnet sind und an der eine erste Netzspannung anliegt, eine zweite Netzleitung, der die zweite Phase und eine zweite Kondensatordurchführung zugeordnet sind und an der eine zweite Netzspannung anliegt, sowie eine dritte Netzleitung, der die dritte Phase und eine dritte Kondensator- durchführung zugeordnet sind und an der eine dritte Netzspannung anliegt. Jede dieser Kondensatordurchführungen umfasst einen Leiter, der mit der zugeordneten Netzleitung verbunden ist und einen elektrisch leitfähigen Belag, der diesen Leiter umgibt. Die Vor- richtung umfasst:

· einen ersten Spannungswandler, der mit der ersten Netzleitung verbunden werden kann;

• einen zweiten Spannungswandler, der mit der zweiten Netzleitung verbunden wer- den kann; • einen dritten Spannungswandler, der mit der dritten Netzleitung verbunden werden kann;

• einen ersten Messadapter, der mit dem Belag der ersten Kondensatordurchführung verbunden werden kann;

· einen zweiten Messadapter, der mit dem Belag der zweiten Kondensatordurchfüh- rung verbunden werden kann;

• einen dritten Messadapter, der mit dem Belag der dritten Kondensatordurchführung verbunden werden kann;

• eine Messeinrichtung, die an die Messadapter gekoppelt ist;

· eine Auswerteeinrichtung, die an die Spannungswandler und die Messeinrichtung gekoppelt ist;

Jeder dieser Spannungswandler für die jeweilige Phase die Netzspannung erfassen kann;

- die Messeinrichtung für jede dieser Phasen mithilfe des jeweiligen Messadapters eine Belagspannung, die zwischen dem jeweiligen Belag und Massepotenzial anliegt, erfas- sen kann;

- die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie zu einem vorbestimmten ers- ten Zeitpunkt für jede dieser Phasen

• mithilfe des jeweiligen Spannungswandlers die Netzspannung erfassen und einen entsprechenden ersten Netzspannungszeiger ermitteln kann;

· mithilfe der Messeinrichtung die Belagspannung erfassen und einen entsprechen- den ersten Belagspannungszeiger ermitteln kann;

- die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie zu einem vorbestimmten zwei- ten Zeitpunkt, der nach dem ersten Zeitpunkt liegt, für jede dieser Phasen

• mithilfe des jeweiligen Spannungswandlers die Netzspannung erfassen und einen entsprechenden zweiten Netzspannungszeiger ermitteln kann;

• mithilfe der Messeinrichtung die Belagspannung erfassen und einen entsprechen- den zweiten Belagspannungszeiger ermitteln kann;

- die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie für jede dieser Kondensator- durchführungen

· eine Verlustfaktoränderung in Abhängigkeit von den jeweiligen ersten und zweiten

Netzspannungszeigern und Belagspannungszeigern sowie von den ersten und zweiten Netzspannungszeigern und Belagspannungszeigern der jeweils benachbar- ten Kondensatordurchführung berechnen kann;

• die Verlustfaktoränderung mit einem Toleranzwert vergleichen kann;

- die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein Überwachungssignal in Ab- hängigkeit von den Ergebnissen dieser Verlustfaktorvergleiche erzeugen kann. Es kann weiterhin vorgesehen sein, jeder dieser Spannungswandler als kapazitiver Span- nungswandler oder induktiver Spannungswandler oder resistiver Spannungswandler aus- gebildet ist.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung wenigstens einen Mess- kondensator oder Messshunt umfasst.

Die Ausführungen und Erläuterungen zu einem der Aspekte der Erfindung, insbesondere zu einzelnen Merkmalen dieses Aspektes, gelten entsprechend auch analog für die ande- ren Aspekte der Erfindung.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand der beige- fügten Zeichnungen näher erläutert. Die daraus hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern können mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen und/oder mit einzelnen Merkmalen anderer Ausführungsformen verbunden und/oder kombiniert werden. Die Einzelheiten in den Zeichnungen sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Die in den An- sprüchen enthaltenen Bezugszeichen sollen den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern verweisen lediglich auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen. Die Zeichnungen zeigen in

FIG. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung von Konden- satordurchführungen für ein dreiphasiges Wechselstromnetz;

FIG. 2 einen Teil der Vorrichtung der FIG. 1 ;

FIG. 3 eine Ersatzschaltung aus einem Unterspannungskondensator und einem

Oberspannungskondensator;

FIG. 4 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Über- wachung von Kondensatordurchführungen für ein dreiphasiges Wechsel- stromnetz;

FIG. 5 Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung von

Kondensatordurchführungen für ein dreiphasiges Wechselstromnetz;

Die nachfolgend in den Ausführungen zu Fig.1 bis Fig.4 beschriebenen Ausführungen be- ziehen sich auf eine Ausführungsform, in der die jeweiligen Referenzspannungszeiger Ra(tj), Rb(tj), Rc(tj) anhand der jeweiligen Netzspannungen Ua(tj), Ub(tj), Uc(tj) ermittelt werden. In den Ausführungen zu Fig.1 bis Fig. 4 werden somit die jeweiligen Netzspan- nungszeiger Ua(tj), Ub(tj), Uc(tj) als Referenzspannungszeiger verwendet.

Desweiteren wird davon ausgegangen, dass aufgrund hinreichend kleiner Winkel für die nachstehenden Ausführungen zur Berechnung der Verlustfaktoränderung die Kleinwinkel- näherung angenommen werden kann.

In der FIG. 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Überwachung von Konden- satordurchführungen 2a, 2b, 2c für ein dreiphasiges Wechselstromnetz schematisch dar- gestellt. Die Kondensatordurchführungen 2a, 2b, 2c gehören bei dieser Ausführungsform zu einem hier nicht dargestellten Transformator, der hier beispielhaft ein Hochspannungs- transformator ist. Derartige Kondensatordurchführungen 2a, 2b, 2c werden beispielsweise bei hohen Spannungen im Bereich von einigen wenigen kV bis zu einigen 1000 kV einge- setzt. Das Wechselstromnetz ist hier beispielhaft ein Hochspannungsnetz. Jede der drei Kondensatordurchführungen 2a, 2b, 2c ist einer der drei Phasen A,B,C des Wechsel- stromnetzes zugeordnet und weist einen Leiter 4, der mit der jeweiligen Netzleitung 5a, 5b, 5c des Wechselstromnetzes verbunden ist, und mehrere elektrisch leitfähige Beläge auf, die den Leiter 4 in mehreren Lagen oder Schichten umgeben und von denen lediglich der äußerste Belag 3 dargestellt ist.

Die Vorrichtung 1 weist eine Auswerteeinrichtung 8 sowie für jede Phase A, B, C eine Messeinrichtung 7 und einen Messadapter 6 auf, der mit dem Belag 3 der zu der jeweili- gen Phase gehörenden Kondensatordurchführung 2a, 2b, 2c verbunden ist. Die Auswer- teeinrichtung 8 ist mit jeder Messeinrichtung 7 verbunden, um die Belagspannungszeiger Va, Vb, Vc für die Phasen A, B, C zu ermitteln, und bildet somit eine gemeinsame Aus- werteeinrichtung 8 für alle Messeinrichtungen 7.

Die Belagspannungszeiger Va, Vb, Vc sind hier elektrische Spannungszeiger, die jeweils an einem weiter unten beschriebenen und in FIG. 3 gezeigten Unterspannungskondensa- tor KU1 , KU2, KU3 der jeweiligen Phase A, B, C ermittelt werden. Bei dieser Ausfüh- rungsform weist die Vorrichtung 1 zudem für jede Phase A, B, C einen Spannungswandler 9a, 9b, 9c auf, der mit der jeweiligen Netzleitung 5a, 5b, 5c verbunden ist, um eine zweite elektrische Messgröße für die jeweilige Phase A, B, C zu erfassen. Diese zweiten Mess- großen sind hier elektrische Spannungszeiger, die jeweils zwischen der jeweiligen Netz- leitung 5a, 5b, 5c und Massepotenzial 13 ermittelt werden und hier auch als Netzspan- nungszeiger Ua, Ub, Uc bezeichnet werden. Die Auswerteeinrichtung 8 ist mit jedem Spannungswandler 9a, 9b, 9c verbunden, um die Netzspannungszeiger Ua, Ub, Uc zu er- mitteln, und bildet somit eine gemeinsame Auswerteeinrichtung 8 für alle Spannungs- wandler 9a, 9b, 9c.

Durch die Vorrichtung 1 wird die Möglichkeit geschaffen, dass die Auswerteeinrichtung 8 bei der Überwachung der Kondensatordurchführungen 2a, 2b, 2c Asymmetrien und/oder Schwankungen der Netzspannungszeiger Ua, Ub, Uc auf den Netzleitungen 5a, 5b, 5c berücksichtigt.

In der FIG. 2 ist ein erster Teil der Vorrichtung 1 detaillierter dargestellt, der einer ersten Phase A zugeordnet ist. Diesem ersten Teil entsprechen ein einer zweiten Phase B zuge- ordneter zweiter und ein einer dritten Phase C zugeordneter dritter Teil der Vorrichtung 1 analog, sodass die Ausführungen und Erläuterungen zu dem ersten Teil entsprechend auch analog für diese beiden anderen Teile gelten.

Die der ersten Phase A zugeordnete erste Kondensatordurchführung 2a weist einen Isola- tionskörper 1 1 auf, durch dessen Inneres der Leiter 4 geführt ist. Dieser kontaktiert an sei- nem oberen Ende die seiner Kondensatordurchführung 2a zugeordnete Netzleitung 5a und an seinem unteren Ende eine hier nicht dargestellte Wicklung des Hochspannungs- transformators. Im Isolierkörper 1 1 sind die elektrisch leitfähigen Beläge eingebettet, die hier nur durch den äußersten Belag 3 angedeutet sind und elektrisch gesehen eine Rei- henschaltung von Kondensatoren bilden. Diese Reihenschaltung weist die Kondensato- ren, die jeweils von zwei benachbarten Belägen gebildet werden, sowie einen Kondensa- tor auf, der von dem hier nicht gezeigten innersten Belag und dem Leiter 4 gebildet wird. Diese Reihenschaltung von Kondensatoren zwischen dem äußersten Belag 3 und dem Leiter 4 bildet als Ersatzschaltung für jede Kondensatordurchführung 2a, 2b, 2c einen ent- sprechenden Oberspannungskondensator K01 , K02, K03. An der Kondensatordurchführung 2a ist ein elektrisch leitfähiger Flansch 12 angeordnet, der am Erdpotenzial oder Massepotenzial 13 anliegt. Dieser Flansch 12 dient der Befesti- gung und/oder Sicherung der Kondensatordurchführung 2a. Der äußerste Belag 3 bildet mit dem Flansch 12 und Massepotenzial 13 als Ersatzschaltung für jede Kondensator- durchführung 2a, 2b, 2c einen entsprechenden Außenkondensator KA1 , KA2, KA3. Der Messadapter 6 dringt durch den Isolationskörper 1 1 und stellt eine elektrisch leitende Verbindung zum äußersten Belag 3 her. Bei dieser Ausführungsform weist jede Messein- richtung 7 einen Messkondensator KM1 , KM2, KM3 auf, der auf Massepotenzial 13 ge- schaltet ist. Sie kann bei Bedarf zusätzlich eine nicht dargestellte Funkenstrecke, die pa- rallel zu dem jeweiligen Messkondensator KM1 , KM2, KM3 geschaltet ist, und/oder einen Überspannungsschutz 7' aufweisen, der parallel zu dem jeweiligen Messkondensator KM1 , KM2, KM3 geschaltet ist. Die Auswerteeinrichtung 8 ist über den Spannungswandler 9a mit der Netzleitung 5a elektrisch leitend verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist der Spannungswandler 9a als kapazitiver Spannungswandler ausgebildet und weist einen kapazitiven Spannungstei- ler, der zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren K1 , K2 aufweist, und zwei Spulen oder Wicklungen W1 , W2 auf, die als Transformator zur induktiven galvanischen Trennung ge- schaltet sind.

In der FIG. 3 ist für die erste Phase A eine Ersatzschaltung aus dem jeweiligen Unter- spannungskondensator KU1 und dem jeweiligen Oberspannungskondensator K01 sche- matisch dargestellt. Eine Parallelschaltung, die den jeweiligen Messkondensator KM1 und den Außenkondensator KA1 aufweist, bildet den Unterspannungskondensator KU1 mit der Unterkapazität C1. Diese Unterkapazität C1 a kann daher mit der bekannten Formel für die Reihenschaltung von Kondensatoren leicht aus der Kapazität CM1 des Messkon- densators KM1 und der Kapazität CA1 des Außenkondensators KA1 berechnet werden. Bei Bedarf kann die Parallelschaltung anstelle des Messkondensators KM1 die gesamte jeweilige Messeinrichtung 7 und/oder zusätzlich die Auswerteeinrichtung 8 aufweisen, so- dass dann die Unterkapazität C1 a aus der Impedanz der Messeinrichtung 7, die von der Kapazität CM1 abhängt, der Kapazität CA1 und der Impedanz der Auswerteeinrichtung 8 berechnet werden muss.

Die Belagspannung V1 a liegt am Unterspannungskondensator KU1 an und wird an der Verbindungsleitung oder der Verbindungsstelle zwischen dem Unterspannungskondensa- tor KU1 und dem Oberspannungskondensator K01 abgegriffen und auf Massepotenzial 13 bezogen. Die Netzspannung Ua fällt über der Reihenschaltung aus dem Oberspan- nungskondensator K01 und dem Unterspannungskondensator KU1 ab.

In FIG. 4 ist ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Überwa- chung von Kondensatordurchführungen 2a, 2b, 2c für ein dreiphasiges Wechselstromnetz schematisch dargestellt. Dieses Verfahren kann beispielsweise durch die und/oder mit- hilfe der Vorrichtung 1 der FIG. 1 ausgeführt werden.

Bei dieser Ausführungsform weist das Verfahren die folgenden Schritte auf, die unter Be- zugnahme auf die Vorrichtung 1 und FIG. 1-3 erläutert werden Schritt 101 : Start des Verfahrens.

Schritt 102: Erfassen von ersten Netzspannungen Ua(t1 ), Ub(t1 ), Uc(t1 ) sowie von ersten Belagspannungen Va(t1 ), Vb(t1 ), Vc(t1 ) für den Zeitpunkt t1 für jede der Phasen A, B, C.

Schritt 103: Ermitteln von ersten Netzspannungszeigern Ua(t1 ), Ub(t1 ), Uc(t1 ) anhand der erfassten Netzspannungen Ua(t1 ), Ub(t1 ), Uc(t1 ) und Vergleich der Netzspannungszeiger Ua(t1 ), Ub(t1 ), Uc(t1 ) zum Zeitpunkt t1 untereinander.

Für den Vergleich der Netzspannungszeiger Ua(t1 ), Ub(t1 ), Uc(t1 ) untereinander werden in dieser Ausführungsform die Effektivwerte der Netzspannungen Uae, Übe, Uce verwen- det. Weiterhin können auch die Beträge und/oder Scheitelwerte und/oder Amplituden der Netzspannungszeiger zum Vergleich herangezogen werden.

Weiterhin ist vorgesehen, dass Toleranzwerte RAB > 0, RBC > 0, RCA > 0 für den Ver- gleich bestimmt werden und der Vergleich derart erfolgt, dass geprüft wird, ob

|Uae - Ube| < RAB und |Ube - Uce| < RBC und |Uce - Uae| < RCA gilt.

Falls ja, dann bedeutet dies, dass der Vergleich der Netzspannungszeiger Ua(t1 ), Ub(t1 ), Uc(t1 ) untereinander ergibt, dass die Netzspannungszeiger nicht mehr als ein vorbe- stimmtes Maß RAB, RBC, RCA voneinander abweichen. In diesem Fall wird der Schritt 105 ausgeführt.

Falls nein, dann bedeutet dies, dass der Vergleich der ersten Netzspannungszeiger Ua(t1 ), Ub(t1 ), Uc(t1 ) untereinander ergibt, dass die ersten Netzspannungszeiger mehr als ein vorbestimmtes Maß RAB, RBC, RCA voneinander abweichen. In diesem Fall wird der Schritt 104 ausgeführt.

Schritt 104: Ein Warnsignal wird erzeugt, das einen Kurzschluss im Stromnetz und/oder eine zu starke oder übermäßige Asymmetrie der Netzspannungen Ua, Ub, Uc anzeigt. Anschließend erfolgt Sprung zu Schritt 102. Schritt 105: Ermitteln der Phasenwinkel cpa, cpb, cpc der ersten Netzspannungszeiger

Ua(t1 ), Ub(t1 ), Uc(t1 ) zum Zeitpunkt t1 wobei gilt, dass cpa der Phasenwinkel des Netz- spannungszeigers Ua(t1 ), cpb der Phasenwinkel des Netzspannungszeigers Ub(t1 ) und cpc der Phasenwinkel des Netzspannungszeigers Uc(t1 ) ist.

Schritt 106: Vergleich der Phasenwinkel cpa, cpb, cpc der ersten Netzspannungszeiger Ua(t1 ), Ub(t1 ), Uc(t1 ) untereinander. Für den Vergleich der Phasenwinkel der ersten Netz- spannungszeiger untereinander ist vorgesehen, dass Toleranzwerte PAB > 0, PBC > 0, PCA > 0 als das Maß für den Winkelvergleich bestimmt werden. Der Größenvergleich er- folgt dann derart, dass geprüft wird, ob

< PCA gilt.

Falls ja, dann bedeutet dies, dass der Phasenwinkelvergleich ergibt, dass die Phasenwin- kel der ersten Netzspannungszeiger cpa, cpb, cpc nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß PAB, PBC, PCA voneinander abweichen. In diesem Fall wird der Schritt 107 ausgeführt.

Falls nein, dann bedeutet dies, dass der Phasenwinkelvergleich ergibt, dass die Phasen- winkel der ersten Netzspannungen cpa, cpb, cpc mehr als ein vorbestimmtes Maß PAB, PBC, PCA voneinander abweichen. In diesem Fall erfolgt der Sprung zu Schritt 104a.

Schritt 107: Ermitteln von ersten Belagspannungszeigern Va(t1 ), Vb(t1 ), Vc(t1 ) für den Zeitpunkt t1 anhand der in Schritt 102 gemessenen Belagspannungen Va(t1 ) Vb(t1 ), Vc(t1 ), die zwischen dem jeweiligen Belag 3 und Massepotential 13 zum Zeitpunkt t1 an- liegt.

Schritt 108: Ermitteln und Archivieren des Phasenversatzes θab, θbc, θac zwischen den Belagspannungszeigern Va(t1 ), Vb(t1 ), Vc(t1 ) zum vorbestimmten Zeitpunkt t1 gemäß fol- gender Formeln

wobei

- Ua(tj), Ub(tj), Uc(tj) die ersten Netzspannungszeiger der ersten, zweiten und dritten Phase zum Zeitpunkt j sind; die ersten Belagspannungszeiger der ersten, zweiten und dritten

Phase zum Zeitpunkt j sind.

Schritt 109: Erfassen von zweiten Netzspannungen Ua(t2), Ub(t2), Uc(t2) sowie von zwei- ten Belagspannungen Va(t2), Vb(t2), Vc(t2) und Ermitteln von zweiten Netzspannungszei- gern Ua(t2), Ub(t2), Uc(t2) für einen Zeitpunkt t2, der nach dem Zeitpunkt t1 liegt, anhand der zum Zeitpunkt t2 erfassten Netzspannungen Ua(t2), Ub(t2), Uc(t2) für jede der Pha- sen A, B, C.

Schritt 1 10: Vergleich der Netzspannungszeiger zum Zeitpunkt t2

untereinander. Der Vergleich der Netzspannungszeiger zum Zeitpunkt t2 erfolgt analog zum Vergleich der ersten Netzspannungszeiger zum Zeitpunkt t1 aus Schritt 103. Falls die Netzspan- nungszeiger mehr als ein vorbestimmtes Maß RAB, RBC, RCA von-

einander abweichen wird Schritt 104 ausgeführt, ansonsten wird mit Schritt 1 1 1 fortgefah- ren. Schritt 1 1 1 : Ermitteln der Phasenwinkel der zweiten Netzspannungszeiger

Ua(t2), Ub(t2), Uc(t2) zum Zeitpunkt t2 wobei gilt, dass cpa der Phasenwinkel des Netz- spannungszeigers Ua(t2), cpb der Phasenwinkel des Netzspannungszeigers Ub(t2) und cpc der Phasenwinkel des Netzspannungszeigers Uc(t2) ist.

Schritt 1 12: Vergleich der Phasenwinkel ) der zweiten Netzspannungs-

zeiger zum Zeitpunkt t2 analog zu Schritt 106.

Falls die Phasenwinkel der zweiten Netzspannungszeiger mehr als ein vorbestimmtes Maß PAB, PBC, PCA voneinander abweichen wird Schritt 104b ausgeführt, ansonsten wird mit Schritt 1 13 fortgefahren.

Schritt 104b: Ein Warnsignal wird erzeugt, das einen Kurzschluss im Stromnetz und/oder eine zu starke oder übermäßige Asymmetrie der Netzspannungen Ua, Ub, Uc anzeigt. Anschließend erfolgt nach Bedarf der Sprung zu Schritt 109.

Schritt 1 13: Es werden zweite Belagspannungszeiger für den Zeit-

punkt t2 anhand einer gemessenen Belagspannung, die zwischen dem jeweiligen Belag 3 und Massepotential 13 zum Zeitpunkt t2 anliegt ermittelt. Weiterhin wird für den Zeitpunkt t2 der jeweilige Phasenversatz Oab (t2), Obc (t2), 0ac(t2) zwischen den benachbarten Konsensatordurchführungen aus den Belagspannungszeigern

mäß folgender Formeln ermittelt und archiviert.

Etwaige Messwerte aus möglichen vorherigen Verfahrensdurchläufen, die zwischen ei- nem Zeitpunkt t1 und einem Zeitpunkt t2 aufgenommen wurden, werden in dieser Ausfüh- rungsform nicht berücksichtigt.

Schritt 1 14a: In dieser Ausführungsform werden für jede Kondensatordurchführung 2a, 2b, 2c eine Verlustfaktoränderung in Abhängigkeit vom zuvor zu verschie- denen Zeitpunkten ermittelten Phasenversatz zwischen den be-

nachbarten Kondensatordurchführungen gemäß folgender Formel berechnet.

ADa (t2) beschreibt somit die Verlustfaktoränderung der Kondensatordurchführung 2a zum Zeitpunkt t2 im Vergleich zum Zeitpunkt t1 . ADb (t2) beschreibt die Verlustfaktorän- derung der Kondensatordurchführung 2b zum Zeitpunkt t2 im Vergleich zum Zeitpunkt t1 . ADc (t2) beschreibt die Verlustfaktoränderung der Kondensatordurchführung 2c zum Zeit- punkt t2 im Vergleich zum Zeitpunkt t1 .

Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt die Ermittlung der Verlustfaktoränderung der Kon- densatordurchführungen 2a, 2b, 2c auch für spätere Zeitpunkte t3, t4, ...tn, die nach dem Zeitpunkt t2 liegen, unter Bezugnahme auf den ersten Zeitpunkt t1 .

Schritt 1 15: Für jede Kondensatordurchführung werden die in Schritt 1 14a identifizierten Verlustfaktoränderungen der Kondensatordurchfürungen 2a, 2b, 2c verglichen. In dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass Toleranzwerte DA > 0, DB > 0, DC > 0 für die Ver- lustfaktoranderung der jeweiligen Kondensatordurchführungen bestimmt werden und der Vergleich derart erfolgt, dass geprüft wird ob,

gilt. Ist dies der Fall wird Schritt 1 16 ausgeführt. Falls dies nicht der Fall ist, wird Schritt 1 17 ausgeführt. Schritt 1 16: Ein Überwachungssignal wird erzeugt, das anzeigt, dass die Kondensator- durchführungen 2a, 2b, 2c in ordnungsgemäßem Zustand sind. Anschließend erfolgt der Sprung zu Schritt 109.

Schritt 1 17: Der Verlustfaktorvergleich erfolgt außerdem derart, dass geprüft wird, ob in einem ersten Fall gilt

oder in einem zweiten Fall gilt oder in einem dritten Fall gilt Tritt einer der drei oben genannten Fälle ein, erfolgt ein Sprung zu Schritt 1 18. Falls dies nicht der Fall ist, wird Schritt 1 19 ausgeführt.

Schritt 1 18: Abhängig von dem Verlustvergleich aus Schritt 1 17 wird ein Überwachungs- signal erzeugt.

Ist in Schritt 1 17 der erste Fall eingetreten, zeigt das Überwachungssignal an, dass ent- weder die zweite Kondensatordurchführung 2b nicht in ordnungsgemäßem Zustand ist o- der die beiden anderen Kondensatordurchführungen 2a, 2c nicht in ordnungsgemäßem Zustand sind und einen gleichartigen Fehler haben.

Ist in Schritt 1 17 der zweite Fall eingetreten, zeigt das Überwachungssignal an, dass ent- weder die dritte Kondensatordurchführung 2c nicht in ordnungsgemäßem Zustand ist oder die beiden anderen Kondensatordurchführungen 2b, 2a nicht in ordnungsgemäßem Zu- stand sind und einen gleichartigen Fehler haben.

Ist in Schritt 1 17 der dritte Fall eingetreten, zeigt das Überwachungssignal an, dass ent- weder die erste Kondensatordurchführung 2a nicht in ordnungsgemäßem Zustand ist oder die beiden anderen Kondensatordurchführungen 2c, 2b nicht in ordnungsgemäßem Zu- stand sind und einen gleichartigen Fehler haben. Schritt 1 19: Tritt keiner der drei oben erwähnten Fälle ein wird ein Überwachungssignal erzeugt, das anzeigt, dass entweder alle drei Kondensatordurchführungen 2a, 2b, 2c nicht in ordnungsgemäßem Zustand sind oder zwei Kondensatordurchführungen nicht in ord- nungsgemäßem Zustand sind und keinen gleichartigen Fehler haben. Anschließend wird das Verfahren beendet (Schritt 120) oder es erfolgt nach Bedarf ein Sprung zu Schritt 109.

Nachstehend werden alternative Ausführungsformen 1 14b, 1 14c des Schrittes 1 14a nä- her erläutert.

Im Gegensatz zum Vorgehen in Schritt 1 14a kann in einem Schritt 1 14b die Ermittlung der Verlustfaktoränderung der jeweiligen Kondensatordurchführung für Messwerte zu einem Zeitpunkt t3, t4,... tn die nach dem Zeitpunkt t2 liegen auch unter Bezugnahme auf den vorhergehenden Messwert erfolgen. Dies ist exemplarisch für einen Zeitpunkt t3, der nach dem Zeitpunkt t2 liegt durch nachstehende Formeln abgebildet:

In einer weiteren alternativen Ausführungsform können in einem Schritt 1 14c auch eine Vielzahl von Messwerten, die zwischen einem ersten Zeitpunkt t1 und einem späteren Zeitpunkt tn liegen zur Ermittlung der Verlustfaktoränderung der jeweiligen Kondensator- durchführung herangezogen werden. Vorteilhaft können die einzelnen Messwerte t1 , ..., tn auch mit einem Gewichtungsfaktor versehen werden. Diese Ausführungsform des Schrit- tes 1 14c ist beispielhaft anhand nachstehender Formeln abgebildet.

Für die Ermittlung der Verlustfaktoranderung einer ersten Kondensatordurchführung 2a gilt somit:

Für die Ermittlung der Verlustfaktoranderung einer zweiten Kondensatordurchführung 2b gilt:

Für die Ermittlung der Verlustfaktoranderung einer dritten Kondensatordurchführung 2c gilt:

Wobei

- n > 2 die Anzahl der Zeitpunkte ist;

- gai, gbi, gci i-te Gewichtungsfaktoren für die erste, zweite und dritte Kondensatordurch- führung sind. Die Gewichtungsfaktoren können dabei antiton vom Alter der jeweiligen Kondensator- durchführung oder dem Einbauort oder statistischen oder probabilistischen Methoden o- der weiteren Erfahrungswerten abhängen.

Die Schritte 102, 109 können beispielsweise durch die Spannungswandler 9a, 9b, 9c, die Messadapter 6, die Messeinrichtungen 7 und die Auswerteeinrichtung 8 ausgeführt wer- den, die somit Mittel bilden, die derart ausgebildet sind, dass sie die Netzspannungen so- wie Belagspannungen verschiedener Zeitpunkte Ua(tj), Ub(tj), Uc(tj), Va(tj), Vb(tj), Vc(tj) erfassen.

Die Schritte 103, 105, 106, 1 10, 1 1 1 , 1 12 können beispielsweise durch die Spannungs- wandler 9a, 9b, 9c und die Auswerteeinrichtung 8 ausgeführt werden, die somit Mittel bil- den, die derart ausgebildet sind, dass sie die Netzspannungszeiger verschiedener Zeit- punkte ermitteln und untereinander vergleichen.

Die Schritte 104a, 104b, 1 16, 1 18, 1 19 können beispielweise durch die Auswerteeinrich- tung 8 ausgeführt werden, das somit Mittel bildet, die derart ausgebildet sind, dass sie ein Überwachungssignal erzeugen, das von den Ergebnissen des Vergleichs der Netzspan- nungen, Phasenlagen sowie Verlustfaktoränderungen abhängt.

Die Schritte 107, 108, 1 13, 1 14a, 1 14b, 1 14c können beispielsweise durch die Auswer- teeinrichtung 8 und den Messadapter 6 und die Messeinrichtung 7 ausgeführt werden, die somit Mittel bilden, die derart ausgebildet sind, dass sie die Belagsspannungszeiger zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermitteln und untereinander vergleichen können.

Schritte 1 15, 1 17 können beispielsweise durch die Auswerteeinrichtung 8 ausgeführt wer- den, die somit Mittel bildet, die derart ausgebildet sind, dass sie die Änderung des Verlust- faktors der jeweiligen Kondensatordurchführung untereinander vergleicht.

Vorteilhaft werden die Schritte 103/105 und/oder die Schritte 1 10/1 12 parallel zueinander ausgeführt.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung von Kon- densatordurchführungen für ein dreiphasiges Wechselstromnetz gezeigt. Anders als in den bisherigen Ausführungen wird hier der Referenzspannungszeiger Ra(tj), Rb(tj), Rc(tj) zum Vergleich der Verlustfaktoränderungen nicht durch einen Spannungsteiler 9a, 9b, 9c an der jeweiligen Netzleitung 5a, 5b, 5c ermittelt, sondern anhand einer Gruppe parallel geschalteter Kondensatordurchführungen 2a', 2b', 2c' an einem zweiten Hochspannungs- transformator (nicht dargestellt) ermittelt. Die Parallel-Kondensatordurchführungen 2a', 2b', 2c' sind dabei an derselben Netzleitung 5a, 5b, 5c wie die Kondensatordurchführun- gen 2a, 2b, 2c angeschlossen.

Analog zu den Ausführungen zu FIG. 2 ist jeder Parallel-Kondensatordurchführung 2a', 2b' 2c' eine Messeinrichtung bestehend aus einem Messadapter 6, und einer Messein- richtung 7, zugeordnet. Die Auswerteeinrichtung 8 ist über die jeweilige Messeinrichtung 7 und den jeweiligen Messadapter 6 elektrisch leitend mit den Parallel-Kondensatordurch- führungen 2a', 2b', 2c' verbunden. Mittels diese Verbindung werden die Belagspannungs- zeiger der Parallel-Kondensatordurchführungen ermittelt.

Für den Verfahrensablauf werden in dieser alternativen Ausführungsform die Belagspan- nungszeiger als Referenzspannungszeiger Ra(tj), Rb(tj) Rc(tj) ge-

nutzt.

Die Phasenwinkel cpa, cpb, cpc werden im in Fig. 5 vorgestellten Verfahrensablauf durch die Phasenwinkel cpa', cpb', cpc' der Belagspannungszeiger ersetzt.

Analog dazu werden auch die Toleranzwerte für die Phasenvergleiche PAB, PBC, PCA sowie die Toleranzwerte für die Spannungsvergleiche RAB, RBC, RCA bei Bedarf durch alternative Toleranzwerte für den Phasenvergleich PAB', PBC, PCA' der Belagspan- nungszeiger sowie durch alternative Toleranzwerte RAB', RBC, RCA' für

den Spannungsvergleich anhand der parallelen Belagspannungszeiger Va', Vb', Vc' er- setzt. In einer weiteren Ausführungsform können als Referenzspannungen auch Konstantspan- nungen, für die entsprechende Konstantspannungszeiger vorbestimmt werden, genutzt werden.

Die Größe jedes Konstantspannungszeigers entspricht in diesem Fall vorzugsweise dem Nennspannungswert des Wechselstromnetzes. Die Phasenwinkel gemäß des in den Ausführungen zu Fig. 5 beschriebenen Verfahrensablaufs werden in dieser Ausführungsform konstant auf 0°, 120°, 240° festge- legt.

BEZUGSZEICHEN

1 Vorrichtung Kondensatordurchführung

Parallel-Kondensatordurchführung

Belag

Leiter

Netzleitung

Messadapter

Messeinrichtung

Überspannungsschutz

Auswerteeinrichtung

Spannungswandler

Isolationskörper

Flansch

Massepotential

Kondensatoren

Wicklungen

erste, zweite, dritte Phase

Referenzspannung

Referenzspannungszeiger zum Zeitpunkt tj

Netzspannung

Netzspannungszeiger zum Zeitpunkt tj

Belagspannung

Belagspannungszeiger zum Zeitpunkt tj

Belagspannung an Parallel-Kondensatordurchführungen ) Belagspannungszeiger an Parallel-Kondensatordurchführung«

Effektivwerte der Netzspannung

erster, zweiter, dritter Oberspannungskondensator erster, zweiter, dritter Unterspannungskondensator erster, zweiter, dritter Außenkondensator

erster, zweiter, dritter Messkondensator

Oberkapazität von K01 , K02, K03

Unterkapazität von KU1 , KU2, KU3

Kapazität von KA1 , KA2, KA3

Kapazität von KM1 , KM2, KM 3

Phasenversatz zwischen Belagspannungszeigern Va, Vb, Vc

Verlustfaktoränderung der Kondensatordurchführung

Toleranzwerte für Verlustfaktoränderung Toleranzwerte für Phasenvergleiche

Toleranzwerte für Spannungsvergleiche Phasenwinkel der Referenzspannungszeiger Gewichtungsfaktoren