Die Erfindung betriff† ein Verfahren zum Ermitteln eines Polymerisafionsgrades eines in Öl eingefauchfen Isolafionspapiers eines Transformators. Darüber hinaus betriff† die Erfindung eine Einrichtung zum Ermitteln des Polymerisafionsgrades eines in Öl eingefauchfen Isolafionspapiers eines Transformators. Darüber hinaus betriff† die Erfindung einen Transformator mit einer solchen Einrichtung.

Aus dem Stand der Technik sind Transformatoren bekannt, die Papier zum Isolieren von Kupferleifungen aufweisen. Dabei ist der Kupferleifer mit Papier umwickelt und ist in Öl des Transformators angeordnef. Das Papier und das Öl dienen zum Isolieren der Kupferleifungen. Darüber hinaus weis† das Öl eine Kühlfunkfion auf.

Beim Betrieb des Transformators alter† die Isolation durch Abbau bzw. Zerfall des Papiers. Dabei kann die Oualifäf des Isolafionspapiers durch einen Polymerisafionsgrad, der auch als durchschnittlicher Polymerisafionsgrad bzw. DP-Werf bezeichne† wird, beurteil† werden. Der Polymerisafionsgrad beschreib† die Länge von Zellulosekeffen ausgedrückf durch die durchschnittliche Anzahl von Glukoseringen im Zellulosemolekül. Dabei weis† ein neues Papier einen DP-Werf von 1.200 auf. Bei DP-Werfen, die kleiner als 200 sind, ist der Betrieb des Transformators kritisch.

Aus dem Stand der Technik ist eine Zusfandsbeurfeilung des Papiers während des Transformaforbefriebs nicht möglich. Zur Entnahme einer Papierprobe muss der Transformator abgeschalfef und geöffnet werden. Zur Beurteilung der öualifäf des Papiers wird eine Ölprobe entnommen und im Labor untersuch†. Da ein Zusammenhang zwischen dem chemischen Abbauprodukf und dem DP-Werf besteh†, kann durch Ermittlung des chemischen Abbauprodukfs auf die öualifäf des Papiers geschlossen werden.

Es existieren bislang zwei bekannte Methoden zur Beurteilung der öualität des Papiers. Eine Methode ist die direkte chemisch-physikalische Analyse des Papiers z.B. durch viskosimetrische Messungen. Nachteilig bei der direkten Messung ist, dass zur Bestimmung der öualität des Papiers der Transformator abgeschalte† werden muss. Jedoch sind entstehende Kosten durch Stillstand und Arbeitsaufwand für Industrie und Energieversorgungsunternehmen oft nicht vertretbar.

Bei einer anderen Methode werden die Abbauprodukte im Öl gemessen. Nachteile dieser indirekten Messungen im Öl sind die erheblichen Ungenauigkeiten bei der Messung der Abbauprodukte im Öl, die zu Fehlinterpretationen über den Zustand führen. Die Aufgabe der Erfindung besteh† darin, ein Verfahren bereifzusfellen, mittels dem der Polymerisafionsgrad auf einfache Weise während des Betriebs des Transformators ermittelt werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ermitteln eines Polymerisationsgrades eines in Öl eingetauchten Isolationspapiers eines Transformators gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Isolationspapier mittels eines Beleuchtungslichts beleuchtet wird und ein von dem Isolationspapier ausgehendes Detektionslicht erfasst wird und dass der Polymerisationsgrad basierend auf dem Detektionslicht ermittelt wird.

Darüber hinaus besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Einrichtung bereitzustellen, mittels der der Polymerisationsgrad während des Betriebs des Transformators auf einfache Weise ermittelt werden kann.

Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum Ermitteln eines Polymerisationsgrades eines in Öl eingetauchten Isolationspapiers eines Transformators gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine Lichtquelle zum Ausstrahlen von Beleuchtungslicht, eine Lichtzuführleitung zum Zuführen des Beleuchtungslichts zum Isolationspapier, eine Lichtabführleitung zum Abführen des von dem Isolationspapier ausgehenden Detektionslichts zu einer Erfassungsvorrichtung und einer Steuervorrichtung, die den Polymerisationsgrad des Isolationspapiers basierend von dem erfassten Detektionslicht ermittelt.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Relation zwischen einer optischen Eigenschaft des Isolationspapiers und dem DP-Wert besteht. Da die optische Eigenschaft während des Betriebs des Transformators bestimmt werden kann, besteht bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung somit keine Notwendigkeit mehr, den Transformator abzuschalten, um die Qualität des Isolationspapiers bestimmen zu können. Das Verfahren, insbesondere die Ermittlung des Polymerisationsgrads, kann automatisch durchgeführt werden. Darüber hinaus sind die Ergebnisse genauer gegenüber den Messungen der Abbauprodukte des Isolationspapiers im Öl.

Bei einer besonderen Ausführung kann das Detektionslicht ein durch das Isolationspapier transmittiertes Licht sein. Dabei kann die Lichtabführleitung derart angeordnet sein, dass sie das transmittierte Licht empfängt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Großteil des Detektionslichtes transmittiertes Licht ist, sodass durch Erfassen des transmittierten Lichtes die Ermittlung des Zustands des Isolationspapiers genau erfolgen kann. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der sich die Lichfzuführleifung und die Lichfabführleifung bezüglich des Isolafionspapiers gegenüberliegen, weil dadurch sichergesfellf werden kann, dass ein Großfeil des fransmiffierfen Lichtes in die Lichfabführleifung gelangen. Bei dieser Ausführung ist ein Lichfzuführleifungsausgang und ein Lichfabführleifungseingang in durch das Isolafionspapier getrennten Abschnitten des Transformators angeordnef und/oder zu unterschiedlichen Seifen des Isolafionspapiers zugewandf sein.

Alternativ kann das Defekfionslichf ein von dem Isolafionspapier reflektiertes Lieh† sein. Bei diesem Fall können der Lichfzuführleifungsausgang und ein Lichfabführleifungseingang zu der gleichen Seife des Isolafionspapiers zugewandf sein. Außerdem kann bei einer anderen Ausführung ein Teil des Defekfionslichfs ein von dem isolafionspapierreflekfierfes Lieh† und ein anderer Teil des Defekfionslichfs ein durch das Isolafionspapier fransmiffierfes Lieh† sein. Bei dieser Ausführung gelang† ein großer Teil des Defekfionslichfes in die Lichfabführleifung, sodass die Ermittlung des Zustands des Isolafionspapiers genauer wird.

Die Einrichtung kann ein Umlenkelemenf zum Umlenken des Defekfionslichfs aufweisen. Insbesondere kann das Umlenkelemenf das Defekfionslichf zu der Lichfabführleifung umlenken. Das Umlenkelemenf kann ein optisches Element, insbesondere eine Linse sein, die das durch das Isolafionspapier fransmiffierfe Lieh† in Richtung zur Lichfabführleifung fokussier†. Dies biefef sich bei einer Ausführung an, bei der sich die Lichfzuführleifung und die Lichfabführleifung gegenüberliegen. Ein derartiges Umlenkmiffel biefef den Vorteil, dass ein Großfeil des fransmiffierfen Lichtes der Lichfabführleifung zugeführf wird. Alternativ kann ein transparenter Körper vorhanden sein. Der transparente Körper kann eine Glasplatte sein. Der transparente Körper dien† als Absfandshalfer zwischen dem Isolafionspapier und der Lichfabführleifung.

Alternativ kann das Umlenkelemenf ein Spiegel sein, der das durch das Isolafionspapier fransmiffierfe Lieh† reflektiert. Diese Ausführung biefef sich an, wenn der Lichfzuführleifungsausgang und ein Lichfabführleifungseingang zu der gleichen Seife des Isolafionspapiers zugewandf sind.

Bei einer besonderen Ausführung kann das Beleuchfungslichf derart geführt sein, dass ein Beleuchfungslichfweg keinen Ölabschniff aufweis†. Darüber hinaus kann das Defekfionslichf derart geführt sein, dass ein Defekfionslichfweg keinen Ölabschniff aufweis†. Zum Vermeiden, dass das Beleuchfungslichf durch einen Ölabschniff geh†, kann die Einrichtung einen anderen transparenten Körper aufweisen, der in einem Lichfweg des Beleuchfungslichfs zwischen dem Isolafionspapier und dem Lichfzuführleifungsausgang angeordnef sein kann. Der andere transparente Körper verdräng† somit das zwischen der Lichfzuführleifung bzw. Lichfabführleifung befindliche Öl, sodass auf einfache Weise erreich† werden kann, dass der Beleuchfungslichfweg nicht durch einen Ölabschniff geh†.

Im Ergebnis kann auf einfache Weise vermieden werden, dass Öl einen störenden Einfluss auf die Bestimmung der Qualität des Isolafionspapiers hat. Ein weiterer Vorteil des anderen transparenten Körpers besteht darin, dass er zur größeren Ausleuchtung des Isolationspapiers beiträgt.

Alternativ kann ein anderes Umlenkelement vorhanden sein, dass das von der Lichtzuführleitung ausgehende Licht in Richtung zum Isolationspapier umlenk†. Das andere Umlenkelement kann ein optisches Element, insbesondere eine Linse sein, die das aus der Lichtzuführleitung ausgehende Beleuchtungslicht in Richtung zum Isolationspapier umlenk†

Dabei kann die Lichtzuführleitung, insbesondere der Lichtzuführleitungsausgang, und/oder die Lichtabführleitung, insbesondere der Lichtabführleitungseingang, direkt am anderen transparenten Körper anliegen bzw. dagegen gepresst sein. Außerdem kann das ölgetränkte Isolationspapier direkt am anderen transparenten Körper anliegen.

Der andere transparente Körper kann den gleichen oder ähnlichen Brechungsindex wie Öl aufweisen. Dadurch wird vermieden, dass es zu störenden Rückreflexionen an der Körperfläche in die Lichtabführleitung kommt. Der andere transparente Körper kann eine Glasplatte sein.

Die Erfassungsvorrichtung kann mehrere Detektionsmittel aufweisen. Die Detektionsmittel können Detektionslicht mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen detektieren. So kann die Erfassungsvorrichtung ein Spektrometer mit einem Fotodioden-Array sein. Das Fotodioden-Array weist mehrere Fotodioden mit jeweils einem speziellen Filter für eine Wellenlänge auf. Somit erfasst jede Fotodiode Detektionslicht mit einer bestimmten Wellenlänge. Im Ergebnis kann auf einfache Weise Detektionslicht mit unterschiedlichen Wellenlängen detektiert werden.

Dabei kann das Fotodioden-Array mehrere Detektionsmittel und somit mehrere Kanäle mit unterschiedlichen Filtern aufweisen. Die einzelnen Kanäle können ihre Signale sequenziell oder parallel in real-time auswerten und können somit für kontinuierliche Messungen eingesetzt werden. So kann die Erfassungsvorrichtung derart ausgebildet sein, dass sie Detektionslicht im sichtbaren Bereich, d.h. im Wellenlängenbereich zwischen 380nm bis 750nm, empfangen kann. Die Erfassungsvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie die Intensität des jeweils detektierten Detektionslichts ermittelt. Es wurde erkannt, dass Licht unterschiedlicher Wellenlänge in Abhängigkeit des Polymerisationsgrads des Isolationspapiers verschieden stark absorbiert bzw. transmittiert wird. Zum Bestimmen des Polymerisationsgrads wird ein Algorithmus eingesetzt, der den mathematischen Zusammenhang zwischen Transmission bzw. Absorption in Beziehung stellt. Der Algorithmus kann durch die Steuervorrichtung ausgeführt werden.

Die Steuervorrichtung kann einen Prozessor aufweisen und basierend auf der Intensität des defekfierten Defekfionslichfs von einer oder mehreren Wellenlängenden Polymerisafionsgrad erfassen. Für die Erfassung des Polymerisafionsgrades können eine oder mehrere Wellenlängen herangezogen werden. Die Erfassung kann in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen.

Das Ermitteln der Intensität ist vorteilhaft, weil der Polymerisafionsgrad auf einfache Weise bestimm† werden kann. Eine einfache Bestimmung kann durch die Steuervorrichtung erfolgen, die basierend auf der oder den ermittelten Intensitäten und einer hinterlegten Kennlinie, den Polymerisationsgrad erfass†. Die hinterlegte Kennlinie kann außerdem vom im Transformator eingesetzten Öl abhängen.

Bei einer besonderen Ausführung kann das Beleuchtungslich† sichtbares Lieh† sein. Dabei kann eine Lichtquelle, die wenigstens eine Leuchtdiode aufweis†, ein breitbandiges Beleuchtungslich† bereitstellen. Das breitbandige Lieh† ist von Vorteil, weil dadurch Farbunterschiede im Isolationspapier und damit die Qualität des Isolationspapiers besser bestimm† werden können.

Die Einrichtung kann eine weitere Erfassungsvorrichtung zum Empfangen eines von dem Beleuchtungslich† abgezweigten Beleuch†ungslich††eils aufweisen. Die weitere Erfassungsvorrichtung ermöglich†, dass die Lichtquelle über lange Zeit überwach† werden kann. Insbesondere kann die Intensität des Beleuchtungslichts über mehrere Jahre überwach† werden. Die weitere Erfassungsvorrichtung kann von derselben Ar† sein wie die Erfassung der Lichtabführung vom Isolationspapier. Dabei kann die weitere Erfassungsvorrichtung ein Spektrometer sein.

Die Einrichtung kann einen Messkopf aufweisen, der einen Endabschni†† der Lichtzuführleitung und der Lichtabführleitung aufnimm†. Dabei kann der Messkopf eine erste Aufnahme zur Aufnahme der Lichtzuführleitung und eine zweite Aufnahme zur Aufnahme der Lichtabführleitung aufweisen. Die Lichtzuführleitung und die Lichtabführleitung erstrecken sich durch den Messkopf hindurch. Darüber hinaus kann der Messkopf den transparenten Körper aufnehmen. Der Messkopf kann gekapselt sein. Dadurch wird verhindert, dass Fremdlich† in beispielsweise die Lichtabführleitung gelang† und somit die Bestimmung des Zustands des Isolationspapiers erschwer†. Der Messkopf kann in der Nähe der Kupferspule, insbesondere in einem Spacer zwischen den Windungen, angeordnef sein. Dabei kann der Messkopf keine leiffähigen Materialien aufweisen. Dabei biefef sich die Anordnung des Messkopfs an der heißesten Stelle des Transformators an, weil in diesem Bereich die Alterung des Isolafionspapiers aufgrund thermischer Belastung am größten ist.

Die Lichtzuführleitung und die Lichtabführleitung können parallel oder quer zueinander angeordnet sind. Bei einer parallelen Anordnung verläuft eine Mittelachse der Lichtzuführleitung parallel zu einer Mittelachse der Lichtabführleitung. Bei einer queren Anordnung verläuft die Mittelachse der Lichtzuführleitung unter einem Winkel zu einer Mittelachse der Lichtabführleitung, der größer oder kleiner ist als 180°. Dabei können der in dem Messkopf angeordnete Teil der Lichtzuführleitung und der Lichtabführleitung parallel oder quer zueinander verlaufen.

Bei einer besonderen Ausführung kann der Messkopf derart ausgebildet sein, dass er mehrere Lichtzuführleitungen und/oder mehrere Lichtabführleitungen aufnehmen kann. Dabei sind unterschiedlichste Anordnungsmöglichkeiten der Lichtzuführleitungen und Lichtabführleitungen denkbar.

So kann eine einzige Lichtzuführleitung und eine einzige Lichtabführleitung verwendet werden, die jeweils aus vielen einzelnen diskreten Faserbündeln für die Hin- und Rückführung bestehen. Die Faserbündel sind am Messkopf statistisch vermischt, sodass möglichst neben jedem Lichtleiter der Hinführung ein Lichtleiter der Rückführung liegt. Dies bietet den Vorteil, dass der Messkopf recht nahe zum Isolierpapier geführt werden kann, die durch das Öl verursachte Störung gering ist und die Intensität des Detektionslichts hoch ist.

Alternativ kann eine einzige Lichtzuführleitung und eine einzige Lichtabführleitung verwendet werden, die jeweils nur aus einer Faser bestehen. Dies bietet den Vorteil, dass Lichtzuführleitung und die Lichtabführleitung einfach ausgebildet sind.

Alternativ können mehrere Lichtzuführleitungen, insbesondere genau so viele wie das Detektionsmittel Kanäle aufweis†, und eine einzige Lichtabführleitung vorhanden sein. Die Lichtzuführleitung ist in einem inneren Bereich, der durch Lichtzuführleitungen definiert ist, angeordnet. Eine derartige Anordnung bietet den Vorteil, dass eine gute Ausleuchtung des Isolationspapiers möglich ist und der Messkopf näher an dem Isolierpapier angeordnet werden kann, als bei der zuvor beschriebenen Ausführung, bei der die Lichtzuführleitung und die Lichtabführleitung jeweils nur eine Faser aufweisen. Bei einer besonderen Ausführung können eine oder mehrere Leuchfdioden vorhanden sein, wobei die Leuchfdioden jeweils einfarbig sind. Das von den Leuchfdioden abgesfrahlfe einfarbige Lieh† kann, wenn mehrere Wellenlängen befrachte† werden, durch einen Beamspliffer in der Lichfzuführleifung zusammengeführf werden. Alternativ kann eine einzige Leuchfdiode verwende† werden, die mehrfarbig ist bzw. Lieh† mit mehreren Wellenlängen aussfrahlf.

Das von der Leuchfdiode bzw. den Leuchfdioden abgesfrahlfe Lieh† beleuchte† das Isolafionspapier. Das Defekfionslichf gelang† mittels der Lichfabführleifung zu der Erfassungsvorrichfung, wie beispielsweise einer Fotodiode. Werden verschiedene Farben befrachte†, dann können die Farben nacheinander ein- und ausgeschalfef werden, sodass immer nur eine einzige Wellenlänge eingeschaltet ist. Eine derartige Ausführung weis† den Vorteil auf, dass sie einen simplen Aufbau aufweis† und die Erfassungsvorrichfung kein Spektrometer sein muss. Außerdem wird nur ein einziger Empfangskanal benötig† und es können Sfandardbaufeile verwende† werden. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, die Peaks einer weißen Leuchfdiode an die Filter eines Spektrometers anzupassen.

Von besonderem Vorteil ist der Einsatz einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einem Transformator.

Dabei kann das Isolafionspapier ein Papier umfassen, durch das der Kupferleifer des Transformators umwickelt ist. Bei dieser Ausführung wird somit die Qualität des Papiers, das die Kupferleifung umwickelt, bestimmt. Eine derartige Einrichtung kommt daher bei Neuanlagen oder bei Transformatoren zum Einsatz, die gewartet werden. Bei derartigen Transformatoren kann die Einrichtung eingebaut werden.

Darüber hinaus kann das Isolationspapier ein Referenzpapier umfassen, das beabstandet zu einem Papier angeordnet ist, durch dass ein Kupferleiter des Transformators umwickelt ist. Bei dieser Ausführung wird somit nicht die Qualität des Papiers gemessen, das die Kupferleitung umwickelt, sondern von einem Referenzpapier, das in einem anderen Bereich des Transformators angeordnet ist als das Papier. Eine derart ausgebildete Einrichtung eignet sich zum Nachrüsten von betriebenen Transformatoren. Das Referenzpapier ist analog zum Papier ebenfalls im Öl des Transformators angeordnet.

Das Referenzpapier kann vor dem Einbau in den Transformator, beispielsweise in einem Labor, auf das Alfer des Papiers im Transformator vorgealferf werden. Dadurch wird erreich†, dass das Referenzpapier den gleichen Zustand wie das Papier aufweis† und somit gleich zu dem Papier alter†. Alternativ kann das Referenzpapier ein von dem Papier des Transformators abgetrennter Abschnitt sein. Die Abtrennung kann beispielsweise bei einem Wartungsvorgang erfolgen.

Die Einrichtung kann eine Heizeinrichtung aufweisen, die innerhalb des Transformators angeordne† sein kann. Die Heizeinrichtung kann das Referenzpapier erwärmen. Dies ist insofern vorteilhaft, weil in dem Transformator in unterschiedlichen Abschnitten unterschiedliche Temperaturen vorherrschen. So können in einem Bereich, in dem das Papier angeordne† ist, höhere Temperaturen vorherrschen als in einem Bereich, in dem das Referenzpapier angeordne† ist. Da das Altern des Isolationspapiers von der Öltemperatur abhäng†, kann durch die Heizvorrichtung bei dem Referenzpapier der gleiche Zustand hergesteil† werden, wie bei dem Papier des Transformators.

Besonders vorteilhaft ist, wenn eine Temperatur des Papiers mittels eines Temperatursensors ermittelt und das Referenzpapier auf die ermittelte Temperatur erwärm† wird. Dadurch kann auf einfache Weise sichergestell† werden, dass an dem Referenzpapier die gleiche Temperatur vorherrsch† wie bei dem Papier. Insofern kann sichergestell† werden, dass das Referenzpapier in gleicher Weise altert wie das Papier. Von Vorteil ist, wenn der Temperatursensor an der heißesten Stelle im Transformator positioniert wird.

Die Steuervorrichtung kann die Heizvorrichtung basierend auf einem ermittelten Temperaturwert des Papiers steuern und somit bewirken, dass das Referenzpapier die gleiche Temperatur wie das Papier aufweis†.

Das Referenzpapier kann derart angeordne† sein, dass eine Ebene, die das Referenzpapier enthält, in axialer Richtung beabstande† zu dem Lichtzuführausgang und/oder dem Lichtabführeingang angeordne† ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine das Referenzpapier enthaltene andere Ebene in radialer Richtung beabstande† zu dem Lichtzuführleitungsausgang und/oder dem Lichtabführleitungseingang angeordne† sein. Bei dieser Ausführung kann eine Optik vorhanden sein, die derart ausgebilde† und dazu bestimm† ist, dass sie das Beleuchtungslich† nach Austritt aus der Lichtzuführleitung in radialer Richtung umlenk† und/oder das an dem Isolationspapier reflektierte Richtung in Richtung zu der Lichtabführleitung umlenk†. Zusätzlich können nicht dargestellte transparente Körper vorhanden sein, die den Abstand zwischen dem Lichtzuführausgang und/oder dem Lichtabführeingang und dem jeweiligen Abschnitt des Isolationspapiers überbrücken.

Bei einer besonderen Ausführung kann die Einrichtung eine Halteplatte aufweisen, durch die die Lichtzuführleitung und die Lichtabführleitung durchgehen. Darüber hinaus kann durch die Halteplatte eine Steuerleitung zum Steuern der Heizeinrichtung durchgehen. Die Halteplatte kann derart ausgebildef sein, dass sie mit einem Transformaforgehäuse drehtest verbunden werden kann. Die Halfeplaffe bedeck† einen Durchbruch im Transformaforgehäuse und verhindert somit, dass das in dem Transformator befindliche Öl über den Durchbruch aus dem Transformator ausfriff.

Durch den Einbau von Messkopf, Lichfzuführleifung, Lichfabführleifung und Durchführung in den ölgefüllten Transformator ergeben sich Randbedingungen mit einigen Herausforderungen hinsichtlich der chemische Kompatibilität der verwendeten Materialien mit dem Transformatoren-Öl, der thermischen Kompatibilität der verwendeten Materialien mit dem Temperaturbereich des Transformatoren-Öls (in der Regel zwischen -40°C und 120°C) und der Verwendung von dielektrisch hochisolierenden Materialien im Sensorkopf bei Verwendung an spannungsführenden Teile wie Spulen.

Diese Randbedingungen schränken die anwendbaren Materialien stark ein und müssen im Design berücksichtig werden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass hochisolierende, chemisch resistente und Hochtemperaturkunststoffe, wie Teflon oder Kapton, Keramik, Glas und bestimmte Edelstähle bei Verwendung außerhalb des Bereichs von spannungsführenden Teilen in Frage kommen.

In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Transformator mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß einer ersten Ausführung,

Fig. 2 einen Transformator mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß einer zweiten Ausführung,

Fig. 3 einen Messkopf gemäß einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 4 einen Messkopf gemäß einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 5 eine Halteplatte einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 6 einen Teil des Transformators mit einer erfindungsgemäßen Ausführung gemäß einer dritten Ausführung,

Fig. 7 einen Teil des Transformators mit einer erfindungsgemäßen Ausführung gemäß einer vierten Ausführung,

Fig. 8 einen Teil des Transformators mit einer erfindungsgemäßen Ausführung gemäß einer fünften Ausführung,

Fig. 9 eine erfindungsgemäße Einrichtung gemäß einer sechsten Ausführung,

Fig. 10 eine erfindungsgemäße Einrichtung gemäß einer siebten Ausführung,

Fig. 1 1 ein Wellenlängenspekfrum der bei der erfindungsgemäßen Einrichtung eingesetzten Lichtquelle.

Figur 1 zeig† eine Einrichtung 1 zum Ermitteln eines Polymerisationsgrades eines in Öl 2 eingetauchten Isolationspapiers eines Transformators 4. Die Einrichtung 1 weist eine Lichtquelle 5, die Beleuchtungslicht ausstrahl†, und eine Lichtzuführleitung 6 zum Zuführen des Beleuchtungslichts zum Isolationspapier 3 auf. Darüber hinaus weist die Einrichtung 1 eine Lichtabführleitung 7 zum Abführen des von dem Isolationspapier 3 ausgehenden Detektionslicht zu einer Erfassungsvorrichtung 8 der Einrichtung 1 auf. Die Erfassungsvorrichtung 8 ist mit einer Steuervorrichtung 9 datentechnisch verbunden, wobei die Steuervorrichtung 9 den Polymerisationsgrad des Isolationspapiers 3 basierend auf dem Detektionslicht erfasst.

Die Lichtquelle 5 weist wenigstens eine Leuchtdiode auf, die das Beleuchtungslicht ausstrahl†. Die Lichtquelle 5 kann alternativ oder zusätzlich eine Glühlampe, eine Halogenlampe, etc. aufweisen. Die Erfassungsvorrichtung 8 ist ein Spektrometer, der ein Fotodioden-Array aufweis†. Die Fotodioden weisen jeweils einen Filter für Detektionslicht mit einer bestimmten Wellenlänge auf. In anderen Worten, die Fotodioden detektieren Detektionslicht mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen. Das Spektrometer weist mehrere, beispielsweise sechs, Fotodioden auf, mittels denen unterschiedliche Wellenlängen detektiert werden können.

Die Lichtzuführleitung 6 und die Lichtabführleitung 7 liegen sich bezüglich des Isolationspapiers 3 gegenüber. Dabei sind ein Lichtzuführleitungsausgang 12 und ein Lichtabführleitungseingang 16 anderen Seiten des Isolationspapiers 3 zugewandt. Das Isolationspapier 3 ist in dem Transformator 4 vollständig im Öl 2 angeordnet.

Die Einrichtung 1 weist außerdem einen anderen transparenten Körper 1 1 auf, der zwischen der Lichtzuführleitung 6 und dem Isolationspapier 3 angeordnet ist. Das Isolationspapier 3 ist direkt an dem anderen transparenten Körper 1 1 angebracht. Darüber hinaus ist der Lichtzuführleitungsausgang 12 direkt an dem anderen transparenten Körper 1 1 angeordnet. Durch den anderen transparenten Körper 1 1 wird vermieden, dass der Lichtweg des Beleuchtungslichtes zwischen dem Lichtzuführleitungsausgang 12 und dem Isolationspapier 3 durch einen Ölabschnitt geht. Außerdem wird durch den anderen transparenten Körper 1 1 sichergestellt, dass eine gewisse Fläche auf dem lsola†ionspapier 3 beleuchte† wird.

Zwischen dem Isolationspapier 3 und der Lichtabführleitung 7, insbesondere dem Lichtabführleitungseingang 16, ist ein transparenter Körper 10 angeordne†. Der transparente Körper 10 dien† als Abstandshalter zwischen dem Isolationspapier 3 und dem Lichtabführleitungseingang 16. Das Defekfionslich† geh† durch den transparenten Körper 10 in die Lichtabführleitung 7 und gelang† dann mittels der Lichtabführleitung 7 zu der Erfassungsvorrichfung 8. Im Ergebnis wird bei der in Figur 1 dargesfellfen Ausführung ausschließlich das durch das Isolafionspapier 3 fransmiffierfe Defekfionslich† durch die Erfassungsvorrichtung 8 detektiert.

Die Lichtquelle 5, die Erfassungsvorrichtung 8 und die elektrische Steuervorrichtung 9, die ein Prozessor sein kann, sind außerhalb des Transformators 4 angeordne†. Die Lichtzuführleitung 6 und die Lichtabführleitung 7 verlaufen teilweise außerhalb des Transformators 4.

Figur 2 zeig† einen Transformator 4 mi† einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführung. Die Einrichtung 1 unterscheide† sich von der in Figur 1 dargestellten Einrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung darin, dass die Lichtzuführleitung 6 und die Lichtabführleitung 7 sich nicht gegenüberliegen. Insbesondere sind die Lichtzuführleitung 6 und die Lichtabführleitung 7 derart angeordne†, dass der Lichtzuführleitungsausgang 12 und der Lichtabführleitungseingang 16 zur gleichen Seite des Isolationspapiers 3 zugewand† sind.

Ein Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Ausführung besteh† außerdem darin, dass bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung das Detektionslich† das von dem Isolationspapier 3 reflektierte Lieh† umfass†. Ein weiterer Unterschied besteh† darin, dass kein transparenter Körper vorhanden ist, sondern ein Umlenkmittel 23 in Form eines Spiegels vorhanden ist, der das durch das Isolationspapier 3 †ransmi††ier†e Lieh† in Richtung zu der Lichtabführleitung 7 reflektiert. Im Ergebnis setz† sich bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung das Detektionslich† aus einem †ransmi††ier†en und einem reflektierten Teil zusammen.

Figur 3 zeig† einen Messkopf 15 gemäß einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1. Der Messkopf 15 weis† eine erste Aufnahme auf, in der die Lichtzuführleitung 6 angeordne† ist. Darüber hinaus weis† der Messkopf 15 eine zweite Aufnahme auf, in der die Lichtabführleitung 7 angeordne† ist. Dabei erstrecken sich sowohl die Lichtzuführleitung 6 als auch die Lichtabführleitung 7 bis zu dem transparenten Körper 1 1. Der Messkopf 15 umschlie߆ außerdem einen Teil des transparenten Körpers 1 1 , sodass sowohl der transparente Körper 1 1 als auch die Lichtzuführleitung 6 und die Lichtabführleitung 7 in dem Messkopf 15 eingekapsel† sind.

Bei der in Figur 3 dargesfellfen Ausführung verlaufen die Lichfzuführleifung 6 und die Lichfabführleifung 7 parallel zueinander. Insbesondere verläuft eine Mittelachse Ml der Lichfzuführleifung 6 parallel zu einer anderen Mittelachse M2 der Lichfabführleifung. Die Lichtzuführleitung 6 und die Lichtabführleitung 7 verlaufen bis zu dem transparenten Körper 1 1 und berühren diesen jeweils.

In Figur 3 ist außerdem ein Lichtkegel des aus der Lichfzuführleifung 6 ausfrefenden Beleuchfungslichfs dargesfellf, der den Beleuchfungsbereich des Isolafionspapiers 3 bestimm†. Darüber hinaus ist in Figur 3 ein anderer Lichtkegel dargestell†, der dem Bereich des Isolationspapiers 3 entsprich†, der durch die Erfassungseinrichtung 8 erfass† werden kann. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist überlappen sich beide Lichtkegel teilweise.

Figur 4 zeig† einen Messkopf 15 gemäß einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1. Der Messkopf 15 unterscheide† sich von der in Figur 3 dargestellten Ausführung dadurch, dass die Lichtzuführleitung 6 und die Lichtabführleitung 7 quer zueinander verlaufen. Dies bedeute†, dass ein im Messkopf 15 zwischen der Mittelachse Ml und der anderen Mittelachse M2 eingeschlossener Winkel kleiner als 180° ist. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, überschneiden sich die beiden Lichtkegel in einem größeren Bereich als bei der in Figur 3 dargestellten Ausführung.

Bei der in Figur 3 und 4 dargestellten Ausführung entsprich† das Detektionslich† dem am Isolationspapier 3 reflektierten Lieh†. Alternativ kann die Lichtabführleitung 7 auch derart ausgebilde† sein, dass sie das durch das Isolationspapier 3 †ransmi††ier†e Detektionslich† empfängt. Der Messkopf 15 kann analog zu der in Figur 3 oder 4 dargestellten Ausführung ausgebilde† sein.

Fig. 5 zeig† eine Halteplatte 14 einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1. Die Halteplatte 14 wird mi† einem Transformatorgehäuse 19, das in Figur 5 nur teilweise dargestell† ist, drehtest verbunden. Dabei weis† die Halteplatte 14 einen ersten Durchbruch 20 auf, durch den sich die Lichtzufuhrleitung 6 erstreck†. Außerdem weis† die Halteplatte 14 einen zweiten Durchbruch 21 auf, durch den sich die Lichtabführleitung 7 erstreck†. Die Halteplatte 14 ist derart ausgebilde†, dass das in dem Transformator 4 befindliche Öl nicht durch die Halteplatte 14 aus dem Innenraum des Transformators 4 ausströmen kann. Die Halteplatte 14 definier† somit gemeinsam mit dem Transformaforgehäuse 19 den Innenraum des Transformators 4, in dem unter anderem Öl angeordnef ist. Zudem trenn† die Halfeplaffe 14 und das Transformaforgehäuse 19 den Innenraum von einer Außenumgebung.

Fig. 6 zeigt einen Teil des Transformators 4 mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 gemäß einer dritten Ausführung. Die Einrichtung 1 weist die Halteplatte 14 auf, die mit dem Transformatorgehäuse 19 drehtest verbunden ist. In Figur 6 ist außerdem die Lichtzuführleitung 6 und die Lichtabführleitung 7 dargestellt, die teilweise in dem Messkopf 15 angeordnet sind. Der Messkopf 15 ist innerhalb des Transformators 4 angeordnet. Wie zuvor beschrieben wurde, gelangt das aus dem Messkopf 15 austretende Beleuchtungslicht zu dem Isolationspapier 3. Das von dem Isolationspapier 3 ausgehende Detektionslicht tritt in den Messkopf 15, insbesondere in die Lichtabführleitung 7, ein. Dies ist in Figur 6 durch die Pfeile symbolisiert. Das Detektionslicht wird durch die Erfassungsvorrichtung 8 erfasst und in der nicht dargestellten Steuervorrichtung 9 verarbeitet.

Dabei ist das Isolationspapier 3 derart angeordnet, dass eine Ebene E existiert, die in axialer Richtung beabstandet zu dem in Figur 6 nicht dargestellten Lichtzuführleitungsausgang ist. Der Abstand zwischen dem Messkopf 15 und dem Isolationspapier wird durch den anderen transparenten Körper 1 1 überbrück†.

Die Einrichtung 1 weist eine weitere Erfassungsvorrichtung 13 auf. Dabei wird ein Teil des von der Lichtquelle 5 ausgestrahlten Beleuchtungslichts der weiteren Erfassungsvorrichtung 13 zugeführt. Die weitere Erfassungsvorrichtung 13 ist außerhalb des Transformators 4 angeordnet.

Fig. 7 zeigt einen Teil des Transformators 4 mit einer erfindungsgemäßen Ausführung gemäß einer vierten Ausführung. Im Gegensatz zu der in Figur 6 dargestellten Ausführung ist die Steuervorrichtung 9 der Einrichtung 1 dargestellt. Die Steuervorrichtung 9 kann drahtlos und/oder über eine Datenleitung mit weiteren elektrischen Geräten kommunizieren. Daher ist eine Fernüberwachung des Polymerisationsgrads möglich.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Isolationspapier 3 derart angeordnet ist, dass mehrere Abschnitte des Isolationspapiers 3 vorhanden sind. So ist ein Abschnitt des Isolationspapiers 3 vorhanden, der derart angeordnet ist, dass eine Ebene E in axialer Richtung von dem Messkopf 15 beabstandet ist. Darüber hinaus sind weitere Abschnitte des Isolationspapiers 3 vorhanden, die in radialer Richtung von dem Messkopf 15 beabstandet sind. Dabei können nicht dargestellte transparente Körper vorhanden sein, die den Abstand zwischen dem Messkopf 15 und dem jeweiligen Abschnitt des Isolationspapiers 3 überbrücken.

Der Messkopf 15 kann ein optisches Element aufweisen oder mit einem optischen Element verbunden sein, mittels dem sichergestellt ist, dass die in radialer Richtung beabstandeten Abschnitte des Isolationspapiers 3 ausgeleuchte† werden.

Fig. 8 zeig† einen Teil des Transformators 4 mit einer erfindungsgemäßen Ausführung gemäß einer fünften Ausführung. Die Ausführung unterscheide† sich von der in Figur 7 dargesfellfen Ausführung dadurch, dass eine Heizvorrichfung 1 7 vorhanden ist. Die Heizvorrichfung 1 7 dien† zum Erwärmen des Isolafionspapiers 3. Darüber hinaus ist ein Temperafursensor 22 vorhanden, mittels dem die Temperatur des Öls und/oder des Isolationspapiers 3 erfass† wird. Die Steuervorrichtung 8 steuert die Heizvorrichfung 1 7 basierend auf dem ermittelten Temperafurwert.

Fig. 9 zeig† eine erfindungsgemäße Einrichtung gemäß einer sechsten Ausführung. Die Lichtquelle 5 weis† zwei Leuchfdioden auf, die jeweils einfarbiges Lieh† aussfrahlen. Dabei unterscheide† sich das von den Leuchfdioden ausgesfrahlfe Lieh† in der Wellenlänge voneinander. Das von den Leuchfdioden ausgesfrahlfe Lieh† wird in einem Beamspliffer 24 zusammengeführt und in die Lichfzuführleifung 6 eingekoppelf.

Das Beleuchfungslichf beleuchte† das Isolafionspapier 3 und das fransmiffierfe Defekfionslichf wird durch die Erfassungsvorrichfung 8, die eine Phofodiode sein kann, erfass†. Die verschiedenen Farben werden durch eine nicht dargesfellfe Schalfvorrichfung nacheinander ein- und ausgeschalfef, sodass die Erfassungsvorrichfung 8 immer nur mit Lieh† mit einer vorgegebenen Wellenlänge, also Lieh† in einer vorgegebenen Farbe, beaufschlag† wird.

Fig. 10 zeig† eine erfindungsgemäße Einrichtung gemäß einer siebten Ausführung. Sie unterscheide† sich von der in Fig. 9 dargesfellfen Ausführung darin, dass sie nicht zwei Leuchfdioden, sondern eine einzige Leuchfdiode aufweis†. Die Leuchfdiode strahl† mehrfarbiges Lieh†, also Lieh† mit mehreren Wellenlängen aus. Das ausgesfrahlfe Lieh† beleuchte† das Isolafionspapier, wobei das Defekfionslichf durch die Erfassungsvorrichfung 8 empfangen wird. Auch bei dieser Ausführung werden verschiedenen Farben durch eine nicht dargesfellfe Schalfvorrichfung nacheinander ein- und ausgeschalte†, sodass die Erfassungsvorrichtung 8 immer nur mi† Lieh† mi† einer vorgegebenen Wellenlänge, also Lieh† in einer vorgegebenen Farbe, beaufschlag† wird.

Fig. 1 1 zeig† ein Wellenlängenspekfrum der bei der erfindungsgemäßen Einrichtung eingesetzten Lichtquelle. Bei dem Beleuchfungslichf handelt es sich um sichtbares Lieh† im Wellenlängenbereich zwischen 380nm und 750nm. Dabei ist an der vertikalen Achse eine relative Intensität und auf der horizontalen Achse eine Wellenlänge des Beleuchfungslichfs aufgefragen. Bezuaszeichenliste:

1 Einrichtung

2 Öl

3 Isolationspapier

4 Transformator

5 Lichtquelle

6 Lichfzuführleifung

7 Lichfabführleifung

8 Erfassungsvorrichfung

9 Steuervorrichtung

10 transparenter Körper 1 1 anderer transparenter Körper 12 Lichtzuführleitungsausgang

13 weitere Erfassungsvorrichtung

14 Halfeplafte

15 Messkopf

16 Lichfabführleifungseingang

1 7 Heizvorrichfung

18 Transformaforgehäuse

19 Transformaforgehäuse

20 erster Durchbruch

21 zweiter Durchbruch

22 Temperafursensor

23 Umlenkmittel

24 Beamsplifter

E Ebene

El andere Ebene

Ml Mittelachse

M2 andere Mittelachse