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Patent Searching and Data


Title:
CAPACITOR BANK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/219197
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an arrangement comprising a capacitor bank (1) which has a plurality of capacitor units (C1 … C12), in which each capacitor has a plurality of electrical capacitor elements (CE1 … CEm), and the capacitor units (C1 … C12) are divided into a plurality of groups of capacitor units (C1 … C4, C5 … C8, C9 … C12). The arrangement has a plurality of group monitoring units (52, 64, 68), one of the group monitoring units (52, 64, 68) being associated with each group of capacitor units (C1 … C4, C5 … C8, C9 … C12). At least one of the group monitoring units (52) is configured so that it monitors the respective group of capacitor units (C1 … C4) for a failure of a capacitor element (CE1 … CEm) in one of the capacitor units (C1 … C4) of the group and, when such a failure of a capacitor element (CE3) is detected, transmits data which describe this failure of the capacitor element (CE3) to a monitoring receiver (72).

Inventors:
ARMSCHAT CHRISTOPH (DE)
YAMAZAKI SERGIO (BR)
Application Number:
PCT/EP2018/062917
Publication Date:
November 21, 2019
Filing Date:
May 17, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01G9/26; G01R31/36; H01G2/16; H01G4/38; H01G4/40; H01G9/00; H01G9/28; H01G11/10; H01G11/16; H02H7/16
Foreign References:
US20170059639A12017-03-02
DE102012204958A12013-10-02
US3755711A1973-08-28
US20090231764A12009-09-17
US4219856A1980-08-26
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Überwachen einer Kondensatorbank (1), die eine Mehrzahl von Kondensatoreinheiten (CI ... C12) aufweist, wobei jede Kondensatoreinheit eine Mehrzahl von elektrischen Kondensatorelementen (CE1 ... CEm) aufweist, und wobei die Kondensatoreinheiten (CI ... C12) in mehrere Gruppen von

Kondensatoreinheiten (CI ... C4, C5 ... C8, C9 ... C12) aufgeteilt sind und jeder Gruppe von Kondensatoreinheiten (CI ... C4, C5 ... C8, C9 ... C12) eine Gruppen-Überwachungseinheit (52, 64, 68) zugeordnet ist,

wobei bei dem Verfahren

- jede Gruppe von Kondensatoreinheiten (CI ... C4) mittels der zugeordneten Gruppen-Überwachungseinheit (52) auf einen Aus fall eines Kondensatorelements (CE1 ... CEm) in einer der

Kondensatoreinheiten (CI ... C4) der Gruppe hin überwacht wird, und

- bei einem Erkennen eines solchen Ausfalls eines

Kondensatorelements (CE3) Daten, die diesen Ausfall des

Kondensatorelements (CE3) beschreiben, von der Gruppen- Überwachungseinheit (52) zu einem Überwachungsempfänger (72) übermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- Daten über die Kondensatoreinheit (CI) mit dem ausgefalle nen Kondensatorelement (CE3) von der Gruppen- Überwachungseinheit (52) zu dem Überwachungsempfänger (72) übermittelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die in den Kondensatoreinheiten (CI ... C12) angeordneten Kondensatorelemente elektrisch parallel und/oder in Reihe ge schaltet sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kondensatoreinheiten (CI ... C12) jeweils ein Gehäuse (48), insbesondere ein metallisches Gehäuse (48), aufweisen, das alle Kondensatorelemente der jeweiligen

Kondensatoreinheit umgibt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kondensatoreinheiten (CI ... C12) der Kondensatorbank in mindestens einer elektrischen Reihenschaltung und/oder in mindestens einer elektrischen Parallelschaltung angeordnet sind .

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Gruppen-Überwachungseinheiten (52) jeweils im Wesentli chen auf dem elektrischen Potential der ihnen zugeordneten Gruppe von Kondensatoreinheiten (CI ... C4) angeordnet sind, und der Überwachungsempfänger (72) im Wesentlichen auf Erdpo tential (24) angeordnet ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Gruppen-Überwachungseinheiten (64) jeweils mit elektri scher Energie versorgt werden, die aus der Gruppe von

Kondensatoreinheiten (C5 ... C8) ausgekoppelt wird, zu welcher die jeweilige Gruppen-Überwachungseinheit (64) zugeordnet ist .

8. Verfahren nach Anspruch 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die elektrische Energie mittels eines Stromwandlers (308) aus einem magnetischen Feld ausgekoppelt wird, das aufgrund des durch die Gruppe der Kondensatoreinheiten (C5 ... C8) flie ßenden elektrischen Stroms (I) gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- von der Gruppen-Überwachungseinheit (52) die Daten über den Ausfall des Kondensatorelements (CE3) mittels eines Funksig nals (304) und/oder mittels eines Lichtwellenleiters (306) zu dem Überwachungsempfänger (72) übermittelt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kondensatorbank (1) mehrere elektrisch gegeneinander isolierte Etagen (4, 8, 12) aufweist, auf denen jeweils min destens eine der Gruppen von Kondensatoreinheiten (CI ... C4) und die zugeordnete Gruppen-Überwachungseinheit (52) angeord net sind.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- bei elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Kondensatoreinheiten (CI, C2, C3, C4) einer Gruppe

- für die Kondensatoreinheiten (CI, C2, C3, C4) der Pa rallelschaltung jeweils der Stromunterschied (DIh) zwi schen dem durch diese Kondensatoreinheit fließenden Strom (In) und dem durchschnittlich durch die

Kondensatoreinheiten fließenden Strom (Iav) ermittelt wird,

- ein Mittelwert (Alav) der Stromunterschiede (DIh) der Kondensatoreinheiten ermittelt wird,

- für die Kondensatoreinheiten jeweils das Verhältnis aus dem Stromunterschied (DIh) und dem Mittelwert (hlav) ge bildet wird,

- die zeitliche Änderung des Verhältnisses (hln/hlav) überwacht wird, und

- das Auftreten eines defekten Kondensatorelements (CE3) bei der jeweiligen Kondensatoreinheit (CI) erkannt wird, wenn die zeitliche Änderung des Verhältnisses (hln/hlav) einen vorbestimmten ersten Schwellenwert (SW1) über schreitet, und/oder

- bei elektrisch in einer Reihenschaltung angeordneten

Kondensatoreinheiten (CI, C2, C3, C4) einer Gruppe - die über den Kondensatoreinheiten jeweils auftretende Kondensatoreinheiten-Spannung (UC1, UC2, UC3, UC4) ermit telt wird,

- jeweils der Spannungsunterschied (AUCn) zwischen den Kondensatoreinheiten-Spannungen (UCn) und der durch schnittlichen Kondensatoreinheiten-Spannung (UCav) der Kondensatoreinheiten der Reihenschaltung ermittelt wird,

- ein Mittelwert (AUav) dieser Spannungsunterschiede (AUCn) ermittelt wird,

- für die Kondensatoreinheiten das Verhältnis aus dem je weiligen Spannungsunterschied (AUCn) und dem Mittelwert (AUav) gebildet wird,

- die zeitliche Änderung des Verhältnisses (AUCn/AUav) überwacht wird, und

- das Auftreten eines defekten Kondensatorelements (CE3) bei der jeweiligen Kondensatoreinheit (CI) erkannt wird, wenn die zeitliche Änderung des Verhältnisses (AUCn/AUav) einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert (SW2) über schreitet .

12. Verfahren nach Anspruch 11,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die an einem Anschluss der Kondensatoreinheiten jeweils auftretende elektrische Spannung ermittelt wird mittels eines aus den Kondensatoreinheiten jeweils herausgeführten Strom signals (18, 17, 16, 15), welches proportional zu der an dem Anschluss der jeweiligen Kondensatoreinheit auftretenden Spannung ist und welches außerhalb der Kondensatoreinheit in ein Spannungssignals gewandelt wird.

13. Anordnung

- mit einer Kondensatorbank (1), die eine Mehrzahl von

Kondensatoreinheiten (CI ... C12) aufweist, wobei jede

Kondensatoreinheit eine Mehrzahl von elektrischen

Kondensatorelementen (CE1 ... CEm) aufweist, und wobei die Kondensatoreinheiten (CI ... C12) in mehrere Gruppen von

Kondensatoreinheiten (CI ... C4, C5 ... C8, C9 ... C12) aufgeteilt sind, und - mit mehreren Gruppen-Überwachungseinheiten (52, 64, 68), wobei jeder Gruppe von Kondensatoreinheiten (CI ... C4, C5 ...

C8, C9 ... C12) eine der Gruppen-Überwachungseinheiten (52, 64,

68) zugeordnet ist, und mindestens eine der Gruppen- Überwachungseinheiten (52) so ausgestaltet ist, dass sie die jeweilige Gruppe von Kondensatoreinheiten (CI ... C4) auf einen Ausfall eines Kondensatorelements (CE1 ... CEm) in einer der Kondensatoreinheiten (CI ... C4) der Gruppe hin überwacht und bei einem Erkennen eines solchen Ausfalls eines

Kondensatorelements (CE3) Daten, die diesen Ausfall des

Kondensatorelements (CE3) beschreiben, zu einem Überwachungs empfänger (72) übermittelt.

14. Anordnung nach Anspruch 13,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die in den Kondensatoreinheiten (CI ... C12) angeordneten Kondensatorelemente elektrisch parallel und/oder in Reihe ge schaltet sind.

15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kondensatoreinheiten (CI ... C12) jeweils ein Gehäuse (48), insbesondere ein metallisches Gehäuse (48), aufweisen, das alle Kondensatorelemente der jeweiligen

Kondensatoreinheit umgibt.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kondensatoreinheiten (CI ... C12) der Kondensatorbank in mindestens einer elektrischen Reihenschaltung und/oder in mindestens einer elektrischen Parallelschaltung angeordnet sind .

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Gruppen-Überwachungseinheiten (52) jeweils im Wesentli chen auf dem elektrischen Potential der ihnen zugeordneten Gruppe von Kondensatoreinheiten (CI ... C4) angeordnet sind, und der Überwachungsempfänger (72) im Wesentlichen auf Erdpo tential (24) angeordnet ist.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- mindestens einer Gruppen-Überwachungseinheit (64) eine Energieversorgungseinrichtung (308) zugeordnet ist, die elektrische Energie zur Versorgung der Gruppen- Überwachungseinheit (64) aus der Gruppe von

Kondensatoreinheiten (C5 ... C8) ausgekoppelt, zu welcher die jeweilige Gruppen-Überwachungseinheit (64) zugeordnet ist.

19. Anordnung nach Anspruch 18,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Gruppen-Überwachungseinheit einen Stromwandler (308) aufweist, der die elektrische Energie aus einem magnetischen Feld ausgekoppelt, das aufgrund des durch die Gruppe der Kondensatoreinheiten (C5 ... C8) fließenden elektrischen Stroms (I) gebildet ist.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 19,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- mindestens eine Gruppen-Überwachungseinheit (64) eine drahtlose Übertragungseinheit aufweist, die die Daten über den Ausfall des Kondensatorelements (CE3) mittels eines Funk signals (304) zu dem Überwachungsempfänger (72) übermittelt, und/oder

- mindestens eine Gruppen-Überwachungseinheit (64) mittels eines Lichtwellenleiters (306) mit dem Überwachungsempfänger (72) verbunden ist, um die Daten über den Ausfall des

Kondensatorelements über den Lichtwellenleiter (306) zu dem Überwachungsempfänger (72) zu übermitteln.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 20,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kondensatorbank (1) mehrere elektrisch gegeneinander isolierte Etagen (4, 8, 12) aufweist, auf denen jeweils min destens eine der Gruppen von Kondensatoreinheiten (CI ... C4) und die zugeordnete Gruppen-Überwachungseinheit (52) angeord net sind.

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 21,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

mindestens eine Gruppen-Überwachungseinheit (52) so ausge staltet ist, dass sie

- bei elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Kondensatoreinheiten (CI, C2, C3, C4) einer Gruppe

- für die Kondensatoreinheiten (CI, C2, C3, C4) der Pa rallelschaltung jeweils den Stromunterschied (DIh) zwi schen dem durch diese Kondensatoreinheit fließenden Strom (In) und dem durchschnittlich durch die

Kondensatoreinheiten fließenden Strom (Iav) ermittelt,

- einen Mittelwert (Alav) der Stromunterschiede (DIh) der Kondensatoreinheiten ermittelt,

- für die Kondensatoreinheiten jeweils das Verhältnis aus dem Stromunterschied (DIh) und dem Mittelwert (hlav) bil det,

- die zeitliche Änderung des Verhältnisses (hln/hlav) überwacht, und

- das Auftreten eines defekten Kondensatorelements (CE3) bei der jeweiligen Kondensatoreinheit (CI) erkennt, wenn die zeitliche Änderung des Verhältnisses (hln/hlav) einen vorbestimmten ersten Schwellenwert (SW1) überschreitet, und/oder

- bei elektrisch in einer Reihenschaltung angeordneten

Kondensatoreinheiten (CI, C2, C3, C4) einer Gruppe

- die über den Kondensatoreinheiten jeweils auftretende Kondensatoreinheiten-Spannung (UC1, UC2, UC3, UC4) ermit telt,

- jeweils den Spannungsunterschied (AUCn) zwischen den Kondensatoreinheiten-Spannungen (UC1, UC2, UC3, UC4) und der durchschnittlichen Kondensatoreinheiten-Spannung (UCav) der Kondensatoreinheiten der Reihenschaltung er mittelt,

- einen Mittelwert (AUav) dieser Spannungsunterschiede (AUCn) ermittelt, - für die Kondensatoreinheiten das Verhältnis aus dem je weiligen Spannungsunterschied (AUCn) und dem Mittelwert (AUav) bildet,

- die zeitliche Änderung des Verhältnisses (AUCn/AUav) überwacht, und

- das Auftreten eines defekten Kondensatorelements (CE3) bei der jeweiligen Kondensatoreinheit (CI) erkennt, wenn die zeitliche Änderung des Verhältnisses (AUCn/AUav) ei nen vorbestimmten zweiten Schwellenwert (SW2) überschrei tet .

23. Anordnung nach Anspruch 22,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kondensatoreinheiten jeweils mit einem Strompfad verse hen sind, der die jeweilige Kondensatoreinheit verlässt und zum Herausführen eines Stromsignals (18, 17, 16, 15), welches proportional zu der an einem Anschluss der jeweiligen

Kondensatoreinheit auftretenden Spannung ist, aus der jewei ligen Kondensatoreinheit eingerichtet ist.

Description:
Beschreibung

Kondensatorbank

Die Erfindung betrifft eine Kondensatorbank, die eine Mehr zahl von Kondensatoreinheiten aufweist, sowie ein Verfahren zum Überwachen einer derartigen Kondensatorbank.

Eine Kondensatorbank, insbesondere eine Hochspannungs- Kondensatorbank, weist in der Regel eine Mehrzahl von

Kondensatoreinheiten auf. Dabei weisen die

Kondensatoreinheiten jeweils eine Mehrzahl von elektrischen Kondensatorelementen auf, welche beispielsweise als sogenann te Kondensatorwickel ausgestaltet sind. Beispielsweise kann eine Kondensatorbank 300 Kondensatoreinheiten aufweisen, wo bei jede Kondensatoreinheit beispielsweise 70

Kondensatorelemente aufweist.

Wenn ein einzelnes Kondensatorelement ausfällt (beispielswei se aufgrund eines Durchschlags des Kondensatorelements oder eines Kurzschlusses im Kondensatorelement) , dann ändert sich durch diesen Ausfall eines einzelnen Kondensatorelements die Kapazität der Kondensatoreinheit nur geringfügig. Die sich aufgrund des Ausfalls des Kondensatorelements ergebende Ände rung bei dem durch die Kondensatoreinheit fließenden Strom und/oder bei der über der Kondensatoreinheit auftretenden Spannung (Kondensatoreinheiten-Spannung) ist ebenfalls sehr gering .

Solche Ausfälle von einzelnen Kondensatorelementen können insbesondere dann auftreten, wenn den Kondensatorelementen jeweils eine eigene Sicherung zugeordnet ist. Bei Ausfall ei nes solchen Kondensatorelements und dem Durchbrennen der zu gehörigen Sicherung tritt nur eine sehr geringe Änderung der Kapazität der Kondensatoreinheit und folglich nur eine sehr geringe Änderung des Stroms oder der Spannung der betroffenen Kondensatoreinheit auf. Um diese geringe Änderung direkt zu messen, müsste man sehr genaue und damit teure Messgeräte einsetzen. Insbesondere in Industrieumgebungen würden dennoch Probleme auftreten, um diese geringen Spannungs- oder Stromstärkeänderungen von Stö rungen und elektrischem Rauschen zu unterscheiden. Ein Erken nen von ausfallenden Kondensatorelementen ist dennoch wich tig: Da in den Kondensatoreinheiten oftmals parallel geschal tete Kondensatorelemente angeordnet sind, kann nämlich ein Ausfall von einem (oder mehreren) der parallel geschalteten Kondensatorelemente beispielsweise zu einer gefährlichen Überladung der anderen Kondensatorelemente der Parallelschal tung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit denen sicher und zuverlässig bereits der Ausfall eines einzigen Kondensatorelements er kannt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und durch eine Anordnung gemäß den unabhängigen Patentansprü chen. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens und der Anordnung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Offenbart wird ein Verfahren zum Überwachen einer

Kondensatorbank (insbesondere einer Hochspannungs- Kondensatorbank) , die eine Mehrzahl von Kondensatoreinheiten aufweist, wobei jede Kondensatoreinheit eine Mehrzahl von elektrischen Kondensatorelementen aufweist, und wobei die Kondensatoreinheiten in mehrere Gruppen von

Kondensatoreinheiten aufgeteilt sind und jeder Gruppe von Kondensatoreinheiten eine (eigene) Gruppen

überwachungseinheit zugeordnet ist,

wobei bei dem Verfahren

- jede Gruppe von Kondensatoreinheiten mittels der zugeordne ten Gruppen-Überwachungseinheit auf einen Ausfall eines Kondensatorelements in einer der Kondensatoreinheiten der Gruppe hin überwacht wird, und - bei einem Erkennen eines solchen Ausfalls eines Kondensatorelements Daten, die diesen Ausfall des

Kondensatorelements beschreiben, von der Gruppen

überwachungseinheit zu einem (zentralen) Überwachungsempfän ger übermittelt werden.

Dabei ist der Überwachungsempfänger mehreren Gruppen von Kondensatoreinheiten zugeordnet. Beispielsweise leitet der Überwachungsempfänger die Daten an eine Überwachungszentrale für die Kondensatorbank weiter.

Hierbei ist vorteilhaft, dass jeder Gruppe von

Kondensatoreinheiten eine eigene Gruppen-Überwachungseinheit zugeordnet ist, die ausschließlich diese Gruppe von

Kondensatoreinheiten auf einen Ausfall eines

Kondensatorelements hin überwacht. Dadurch wird die Überwa chung der Kondensatorbank auf die Gruppen

überwachungseinheiten der einzelnen Gruppen verteilt, so dass jede Gruppe von Kondensatoreinheiten unabhängig von den ande ren Gruppen überwacht wird. Dadurch ergibt sich zum einen ei ne zuverlässige Überwachung der einzelnen Gruppen. Zum ande ren ist jede Gruppen-Überwachungseinheit für die Überwachung einer geringeren Anzahl von Kondensatoreinheiten zuständig (verglichen mit der Gesamtanzahl der Kondensatoreinheiten der Kondensatorbank) , so dass diese Gruppen-Überwachungseinheit den Ausfall eines einzigen Kondensatorelements zuverlässiger erkennen kann. Vorzugsweise weist jede Gruppe zwischen 2 und 8 Kondensatoreinheiten auf.

Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass Daten über die Kondensatoreinheit mit dem ausgefallenen Kondensatorelement von der Gruppen-Überwachungseinheit zu dem Überwachungsemp fänger übermittelt werden. Aufgrund dieser Daten kann vor teilhafterweise genau die Kondensatoreinheit mit dem ausge fallenen Kondensatorelememt identifiziert werden. Diese

Kondensatoreinheit kann dann zum Beispiel zielgerichtet aus getauscht werden, eine zeitraubende Suche nach der betroffe nen Kondensatoreinheit (zum Beispiel mittels einer Kapazi tätsmessbrücke) wird vermieden. Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass die in den Kondensatoreinheiten angeordneten Kondensatorelemente elekt risch parallel und/oder in Reihe geschaltet sind. Durch die Anordnung der Kondensatorelemente in elektrischen Reihen schaltungen und/oder Parallelschaltungen können für die

Kondensatoreinheiten die Kondensatoreinheiten-Spannungen und Kondensatoreinheiten-Ströme in weiten Grenzen an die Bedürf nisse angepasst werden. Dies ist insbesondere für Hochspan nungs-Kondensatorbänke von Vorteil, bei denen von jeder ein zelnen Kondensatoreinheit eine relativ große

Kondensatoreinheitenspannung bereitgestellt wird.

Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass die

Kondensatoreinheiten jeweils ein Gehäuse, insbesondere ein metallisches Gehäuse, aufweisen, das alle Kondensatorelemente der jeweiligen Kondensatoreinheit umgibt. Durch dieses Gehäu se wird zum einen eine ausreichende mechanische Stabilität der Kondensatoreinheiten sichergestellt. Zum anderen wird durch das Gehäuse eine elektrische Abschirmung der

Kondensatorelemente der einzelnen Kondensatoreinheiten reali siert .

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die

Kondensatoreinheiten der Kondensatorbank in mindestens einer elektrischen Reihenschaltung und/oder in mindestens einer elektrischen Parallelschaltung angeordnet sind. Durch die elektrische Reihenschaltung der Kondensatoreinheiten lassen sich besonders hohe Spannungen realisieren; durch die elekt rische Parallelschaltung der Kondensatoreinheiten lassen sich große Ströme realisieren. Durch eine geeignete Wahl von Pa rallelschaltungen und Reihenschaltungen lässt sich insbeson dere eine technisch vorteilhafte Struktur der Kondensatorbank realisieren .

Das Verfahren kann auch so ausgestaltet sein, dass die Grup- pen-Überwachungseinheiten jeweils im Wesentlichen auf dem elektrischen Potential der ihnen zugeordneten Gruppe von Kondensatoreinheiten angeordnet sind, und der Überwachungs empfänger im Wesentlichen auf Erdpotential angeordnet ist. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass für die Gruppen überwachungseinheiten nur vergleichsweise geringe Anforderun gen bezüglich der elektrischen Isolierung und Spannungsfes tigkeit bestehen, weil diese auf dem elektrischen Potential der ihnen zugeordneten Gruppe von Kondensatoreinheiten ange ordnet sind. Dadurch können die Gruppen-Überwachungseinheiten kostengünstig realisiert werden. Beispielsweise ist eine Mes sung der Kondensatoreinheitenspannung und des

Kondensatoreinheitenstroms durch die Gruppen-

Überwachungseinheiten vergleichsweise einfach und kostengüns tig möglich.

Das Verfahren kann auch so ausgestaltet sein, dass die Grup pen-Überwachungseinheiten jeweils mit elektrischer Energie versorgt werden, die aus der Gruppe von Kondensatoreinheiten ausgekoppelt wird, zu welcher die jeweilige Gruppen

überwachungseinheit zugeordnet ist. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Versorgung der Gruppen-

Überwachungseinheiten mit elektrischer Energie möglich. Ins besondere wird dadurch vermieden, dass zu jeder Gruppen überwachungseinheit elektrische Leitungen oder ähnliches zur Energieversorgung verlegt werden müssen, was zum einen teuer und aufwändig wäre, und zum anderen (insbesondere bei Hoch spannungs-Kondensatorbänken) aufgrund der hohen auftretenden Spannungsunterschiede zwischen den Gruppen von

Kondensatoreinheiten und Erdpotential problematisch wäre.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die elektrische Energie mittels eines Stromwandlers aus einem magnetischen Feld ausgekoppelt wird, das aufgrund des durch die Gruppe der Kondensatoreinheiten fließenden elektrischen Stroms gebildet wird. Mittels des Stromwandlers lässt sich besonders einfach die elektrische Energie zur Versorgung der Gruppen- Überwachungseinheiten auskoppeln. Diese Energie wird durch den durch die Gruppe von Kondensatoreinheiten fließenden Strom bereitgestellt. Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass von der Gruppen überwachungseinheit die Daten über den Ausfall des

Kondensatorelements mittels eines Funksignals oder mittels eines Lichtwellenleiters zu dem Überwachungsempfänger über mittelt werden. Dadurch wird vorteilhafterweise die elektri sche Isolierung zwischen den Gruppen-Überwachungseinheiten und dem auf Erdpotential angeordneten Überwachungsempfänger sichergestellt .

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Kondensatorbank mehrere elektrisch gegeneinander isolierte Etagen aufweist, auf denen jeweils mindestens eine der Gruppen von

Kondensatoreinheiten und die zugeordnete Gruppen

überwachungseinheit angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind die Kondensatoreinheiten einer Gruppe jeweils auf einer Etage der Kondensatorbank angeordnet, so dass diese zum einen eine räumliche Einheit bilden. Zum anderen können die Gehäuse der Kondensatoreinheiten mit dem Etagenboden elektrisch verbunden sein, welcher für alle Kondensatoreinheiten der Gruppe ein einheitliches Bezugspotential (zum Beispiel für die Span nungsmessung, Strommessung und/oder Messwertverarbeitung) bildet .

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass bei elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Kondensatoreinheiten ei ner Gruppe für die Kondensatoreinheiten der Parallelschaltung jeweils der Stromunterschied zwischen dem durch diese

Kondensatoreinheit fließenden Strom und dem durchschnittlich durch die Kondensatoreinheiten fließenden Strom ermittelt wird,

- ein Mittelwert der Stromunterschiede der

Kondensatoreinheiten ermittelt wird,

- für die Kondensatoreinheiten jeweils das Verhältnis aus dem Stromunterschied und dem Mittelwert gebildet wird,

- die zeitliche Änderung des Verhältnisses überwacht wird, und - das Auftreten eines defekten Kondensatorelements bei der jeweiligen Kondensatoreinheit erkannt wird, wenn die zeitli che Änderung des Verhältnisses einen vorbestimmten ersten Schwellenwert überschreitet.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass alternativ oder zu sätzlich bei elektrisch in einer Reihenschaltung angeordneten Kondensatoreinheiten einer Gruppe die über den

Kondensatoreinheiten jeweils auftretende

Kondensatoreinheiten-Spannung ermittelt wird,

- jeweils der Spannungsunterschied zwischen den

Kondensatoreinheiten-Spannungen und der durchschnittlichen Kondensatoreinheiten-Spannung der Kondensatoreinheiten der Reihenschaltung ermittelt wird,

- ein Mittelwert dieser Spannungsunterschiede ermittelt wird,

- für die Kondensatoreinheiten das Verhältnis aus dem jewei ligen Spannungsunterschied und dem Mittelwert gebildet wird,

- die zeitliche Änderung des Verhältnisses überwacht wird, und

- das Auftreten eines defekten Kondensatorelements bei der jeweiligen Kondensatoreinheit erkannt wird, wenn die zeitli che Änderung des Verhältnisses einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert überschreitet.

Bei diesem Verfahren ist besonders vorteilhaft, dass bei der Parallelschaltung jeweils die Stromunterschiede zwischen dem durch die Kondensatoreinheiten fließenden Strom und dem durchschnittlichen durch die Kondensatoreinheiten fließenden Strom (beziehungsweise bei der Reihenschaltung die Spannungs unterschiede zwischen den Kondensatoreinheitenspannungen und der durchschnittlichen Kondensatoreinheitenspannung) ermit telt und im weiteren Verfahrensverlauf ausgewertet werden. Da die Kondensatoreinheiten in der Regel im Wesentlichen gleich artig aufgebaut sind, sind im intakten Zustand die Stromun terschiede (bzw. Spannungsunterschiede) sehr gering. Wenn nun (durch einen Ausfall eines Kondensatorelements) eine Verände rung der Stromunterschiede beziehungsweise der Spannungsun terschiede auftritt, dann ist diese Veränderung prozentual gesehen relativ groß und kann daher sicher erkannt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass bei der Parallelschaltung je- weils das Verhältnis aus dem Stromunterschied und dem Mittel wert der Stromunterschiede der Kondensatoreinheiten (bezie hungsweise bei der Reihenschaltung das Verhältnis aus dem Spannungsunterschied und dem Mittelwert der Spannungsunter schiede der Kondensatoreinheiten) ermittelt und überwacht wird. Durch diese Verhältnisbildung entfällt die Abhängigkeit von der absoluten Größe des Kondensatoreinheitenstroms bezie hungsweise der Kondensatoreinheitenspannung. Dadurch funktio niert das Verfahren bei nahezu allen Betriebszuständen der Kondensatorbank, das heißt, es funktioniert beispielsweise bei Betriebsströmen von 60 %, 80 % oder 100 % des Nennstroms oder bei Betriebsspannungen von 60 %, 80 % oder 100 % der Nennspannung gleichartig zuverlässig.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die an einem An schluss der Kondensatoreinheiten jeweils auftretende elektri sche Spannung ermittelt wird mittels eines aus den

Kondensatoreinheiten jeweils herausgeführten Stromsignals, welches proportional zu der an dem Anschluss der jeweiligen Kondensatoreinheit auftretenden Spannung ist und welches au ßerhalb der Kondensatoreinheit in ein Spannungssignals gewan delt wird. Durch die Stromsignale wird eine verbesserte Stö rungsunempfindlichkeit der Signalübertragung erreicht.

Offenbart wird weiterhin eine Anordnung mit einer

Kondensatorbank (insbesondere mit einer Hochspannungs- Kondensatorbank) , die eine Mehrzahl von Kondensatoreinheiten aufweist, wobei jede Kondensatoreinheit eine Mehrzahl von elektrischen Kondensatorelementen aufweist, und wobei die Kondensatoreinheiten in mehrere Gruppen von

Kondensatoreinheiten aufgeteilt sind, und mit mehreren Grup- pen-Überwachungseinheiten, wobei jeder Gruppe von

Kondensatoreinheiten eine der Gruppen-Überwachungseinheiten zugeordnet ist, und mindestens eine der Gruppen- Überwachungseinheiten so ausgestaltet ist, dass sie die je weilige Gruppe von Kondensatoreinheiten auf einen Ausfall ei nes Kondensatorelements in einer der Kondensatoreinheiten der Gruppe hin überwacht und bei einem Erkennen eines solchen Ausfalls eines Kondensatorelements Daten, die diesen Ausfall des Kondensatorelements beschreiben, zu einem Überwachungs empfänger übermittelt.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die in den Kondensatoreinheiten angeordneten Kondensatorelemente elekt risch parallel und/oder in Reihe geschaltet sind.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, die

Kondensatoreinheiten jeweils ein Gehäuse, insbesondere ein metallisches Gehäuse, aufweisen, das alle Kondensatorelemente der jeweiligen Kondensatoreinheit umgibt.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die

Kondensatoreinheiten der Kondensatorbank in mindestens einer elektrischen Reihenschaltung und/oder in mindestens einer elektrischen Parallelschaltung angeordnet sind.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Grup- pen-Überwachungseinheiten jeweils im Wesentlichen auf dem elektrischen Potential der ihnen zugeordneten Gruppe von Kondensatoreinheiten angeordnet sind, und der Überwachungs empfänger im Wesentlichen auf Erdpotential angeordnet ist.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass mindestens einer Gruppen-Überwachungseinheit eine Energieversorgungsein richtung zugeordnet ist, die elektrische Energie zur Versor gung der Gruppen-Überwachungseinheit aus der Gruppe von

Kondensatoreinheiten ausgekoppelt, zu welcher die jeweilige Gruppen-Überwachungseinheit zugeordnet ist.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Gruppen- Überwachungseinheit einen Stromwandler aufweist, der die elektrische Energie aus einem magnetischen Feld ausgekoppelt, das aufgrund des durch die Gruppe der Kondensatoreinheiten fließenden elektrischen Stroms gebildet ist. Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass mindestens eine Gruppen-Überwachungseinheit eine drahtlose Übertragungs einheit (Funksender) aufweist, die die Daten über den Ausfall des Kondensatorelements mittels eines Funksignals zu dem Überwachungsempfänger übermittelt, und/oder

- mindestens eine Gruppen-Überwachungseinheit mittels eines Lichtwellenleiters mit dem Überwachungsempfänger verbunden ist, um die Daten über den Ausfall des Kondensatorelements über den Lichtwellenleiter zu dem Überwachungsempfänger zu übermitteln .

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die

Kondensatorbank mehrere elektrisch gegeneinander isolierte Etagen aufweist, auf denen jeweils mindestens eine der Grup pen von Kondensatoreinheiten und die zugeordnete Gruppen- Überwachungseinheit angeordnet sind.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass mindestens eine Gruppen-Überwachungseinheit so ausgestaltet ist, dass diese Gruppen-Überwachungseinheit

- bei elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Kondensatoreinheiten einer Gruppe

- für die Kondensatoreinheiten der Parallelschaltung je weils den Stromunterschied zwischen dem durch diese

Kondensatoreinheit fließenden Strom und dem durchschnitt lich durch die Kondensatoreinheiten fließenden Strom er mittelt,

- einen Mittelwert der Stromunterschiede der

Kondensatoreinheiten ermittelt,

- für die Kondensatoreinheiten jeweils das Verhältnis aus dem Stromunterschied und dem Mittelwert bildet,

- die zeitliche Änderung des Verhältnisses überwacht, und

- das Auftreten eines defekten Kondensatorelements bei der jeweiligen Kondensatoreinheit erkennt, wenn die zeit liche Änderung des Verhältnisses einen vorbestimmten ers ten Schwellenwert überschreitet, und/oder

- bei elektrisch in einer Reihenschaltung angeordneten

Kondensatoreinheiten einer Gruppe - die über den Kondensatoreinheiten jeweils auftretende Kondensatoreinheiten-Spannung ermittelt,

- jeweils den Spannungsunterschied zwischen den

Kondensatoreinheiten-Spannungen und der durchschnittli chen Kondensatoreinheiten-Spannung der

Kondensatoreinheiten der Reihenschaltung ermittelt,

- einen Mittelwert dieser Spannungsunterschiede ermit telt,

- für die Kondensatoreinheiten das Verhältnis aus dem je weiligen Spannungsunterschied und dem Mittelwert bildet,

- die zeitliche Änderung des Verhältnisses überwacht, und

- das Auftreten eines defekten Kondensatorelements bei der jeweiligen Kondensatoreinheit erkennt, wenn die zeit liche Änderung des Verhältnisses einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert überschreitet.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Kondensatoreinheiten jeweils mit einem Strompfad versehen sind, der die jeweilige Kondensatoreinheit verlässt und zum Herausführen eines Stromsignals, welches proportional zu der an einem Anschluss der jeweiligen Kondensatoreinheit auftre tenden Spannung ist, aus der jeweiligen Kondensatoreinheit eingerichtet ist.

Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Anordnung weisen gleiche beziehungsweise gleichartige Vorteile auf.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen da bei auf gleiche oder gleichwirkende Elemente. Dazu ist in

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Kondensatorbank mit drei Gruppen von Kondensatoreinheiten, in

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Kondensatoreinheit mit einzelnen Kondensatorelementen, in Figur 3 ein Ausschnitt aus der Kondensatorbank mit einer Gruppe von elektrisch in Reihe geschalteten

Kondensatoreinheiten, in

Figur 4 ein Ausschnitt aus einer weiteren Kondensatorbank mit einer Gruppe von elektrisch parallel geschalte ten Kondensatoreinheiten, in

Figur 5 die Gruppe von elektrisch parallel geschalteten

Kondensatoreinheiten mit einer Schaltung zum Ermit teln von Stromunterschieden, in

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel einer Gruppe mit zwei

elektrisch parallel geschalteten

Kondensatoreinheiten, in

Figur 7 ein Ausführungsbeispiel einer Gruppe von

Kondensatoreinheiten, die jeweils eine Signal- Stromquelle darstellen, in

Figur 8 ein Ausführungsbeispiel einer Kondensatoreinheit mit einer Widerstandsbeschaltung zur Spannungsmes sung und in

Figur 9 ein Ausführungsbeispiel einer Gruppe von

Kondensatoreinheiten mit einer Widerstandsbeschal tung zur Spannungsmessung dargestellt .

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Kondensatorbank 1 dargestellt, welche beispielhaft als ein Kondensatorturm 1 ausgestaltet ist. Bei der Kondensatorbank 1 handelt es sich beispielhaft um eine Hochspannungs-Kondensatorbank. Diese Hochspannungs-Kondensatorbank weist eine Nennspannung von mehr als 50 kV auf, beispielsweise eine Nennspannung von 500 kV. Diese Kondensatorbank 1 weist eine erste Etage 4, ei ne zweite Etage 8 und eine dritte Etage 12 auf. Natürlich kann die Kondensatorbank 1 auch noch weitere Etagen aufwei sen .

Die erste Etage 4 weist einen ersten Etagenboden 16 auf, wel cher von ersten Stützisolatoren 20 getragen wird. Die ersten Stützisolatoren 20 stützen dabei die erste Etage 4 mechanisch und isolieren das elektrische Potential der ersten Etage 4 gegenüber Erdpotential 24. Auf der ersten Etage 4 ist mithil fe zweiter Stützisolatoren 28 ein zweiter Etagenboden 32 der zweiten Etage 8 abgestützt. In gleicher Weise ist auf der zweiten Etage 8 mittels dritter Stützisolatoren 36 ein drit ter Etagenboden 40 der dritten Etage 12 aufgebaut. Auf dem dritten Etagenboden 40 sind vierte Stützisolatoren 44 ange ordnet, auf denen eine weitere (nicht dargestellte) Etage des Kondensatorturms 1 gehaltert ist. Die Stützisolatoren gewähr leisten die mechanische Stabilität des Kondensatorturms und isolieren die einzelnen Etagen elektrisch untereinander und gegenüber dem Erdpotential 24. Die einzelnen Etagen 4, 8, 12 der Kondensatorbank 1 sind also mittels der Stützisolatoren elektrisch gegeneinander isoliert. Die Stützisolatoren weisen dabei jeweils eine Vielzahl von Schirmen auf, um (zum Bei spiel bei Betauung) die Kriechwege zu verlängern.

In der ersten Etage 4 ist eine erste Gruppe Gl von

Kondensatoreinheiten angeordnet. Diese erste Gruppe von

Kondensatoreinheiten Gl weist eine erste Kondensatoreinheit CI, eine zweite Kondensatoreinheit C2, eine dritte

Kondensatoreinheit C3 und eine vierte Kondensatoreinheit C4 auf. Die vier Kondensatoreinheiten CI - C4 sind elektrisch in einer Reihenschaltung angeordnet. Das bedeutet, dass der Kondensatoreinheitenstrom I durch alle Kondensatoreinheiten CI - C4 der Gruppe Gl gleich groß ist. Über der ersten

Kondensatoreinheit CI fällt eine erste Kondensatoreinheiten- Spannung UC1 ab, über der zweiten Kondensatoreinheit C2 eine zweite Kondensatoreinheiten-Spannung UC2, über der dritten Kondensatoreinheit C3 eine dritte Kondensatoreinheiten- Spannung UC3 und über der vierten Kondensatoreinheit C4 eine vierte Kondensatoreinheiten-Spannung UC4. Die vier Kondensatoreinheiten CI - C4 sind auf dem ersten Etagenboden 16 angeordnet.

Jede Kondensatoreinheit weist ein Gehäuse 48 auf. Die

Kondensatoreinheiten CI - C4 weisen also jeweils ein Gehäuse auf, das alle Kondensatorelemente der jeweiligen

Kondensatoreinheit umgibt. Dieses Gehäuse 48 ist vorzugsweise ein elektrisch leitendes Gehäuse, insbesondere ein metalli sches Gehäuse 48. Jede Kondensatoreinheit weist einen ersten Anschluss 56 (erster Pol 56) und einen zweiten Anschluss 60 (zweiter Pol 60) auf. Es handelt sich also um

Kondensatoreinheiten mit jeweils zwei Anschlüssen beziehungs weise zwei Polen. Nach außen wirkt jede Kondensatoreinheit wie ein großer Kondensator. Jeder Anschluss kann insbesondere mittels einer Durchführung durch das Metallgehäuse der

Kondensatoreinheit hindurchgeführt werden.

Das Gehäuse 48 der Kondensatoreinheiten CI - C4 der ersten Gruppe ist jeweils elektrisch verbunden mit dem ersten Eta genboden 16, welcher vorzugsweise als ein metallischer Eta genboden (und damit elektrisch leitender Etagenboden 16) aus gestaltet ist. An dem ersten Etagenboden 16 ist eine erste Gruppen-Überwachungseinheit 52 angeordnet. In der Darstellung der Figur 1 ist diese erste Gruppen-Überwachungseinheit an der Unterseite des ersten Etagenbodens 16 angeordnet, dies ist aber nur beispielhaft zu verstehen. Natürlich kann die erste Gruppen-Überwachungseinheit 52 auch an der Oberseite des ersten Etagenbodens 16 angeordnet sein, beispielsweise neben den Kondensatoreinheiten CI - C4. Die erste Gruppen- Überwachungseinheit 52 ist mittels nicht dargestellter Mess leitungen mit nicht dargestellten Spannungssensoren an den Kondensatoreinheiten verbunden. Die Spannungssensoren sind mit den Anschlüssen 56 oder 60 der einzelnen

Kondensatoreinheiten elektrisch verbunden, siehe auch Figur 3. Die erste Gruppen-Überwachungseinheit 52 ist daher in der Lage, die Spannungen an den Anschlüssen 56 oder 60 der ein zelnen Kondensatoreinheiten zu messen (in Bezug auf das elektrische Potential des ersten Etagenbodens 16) und daher die Kondensatoreinheiten-Spannungen UC1 - UC4 zu ermitteln. Diejenigen Anschlüsse der Kondensatoreinheiten, an denen vor zugsweise die Spannungen in Bezug auf das Potential des ers ten Etagenbodens 16 gemessen werden, sind dabei mit einem doppelten Kreis markiert.

In gleicher Weise ist auf der zweiten Etage 8 der

Kondensatorbank 1 eine zweite Gruppe G2 an

Kondensatoreinheiten C5, C6, C7 und C8 angeordnet. Dieser zweiten Gruppe G2 an Kondensatoreinheiten ist eine zweite Gruppen-Überwachungseinheit 64 zugeordnet. In gleicher Weise ist auch auf der dritten Etage 12 der Kondensatorbank 1 eine dritte Gruppe G3 an Kondensatoreinheiten C9, CIO, Cll und C12 angeordnet. Dieser dritten Gruppe G3 ist eine dritte Gruppen- Überwachungseinheit 68 zugeordnet.

Die erste Gruppen-Überwachungseinheit 52 überwacht die

Kondensatoreinheiten CI - C4 der ersten Gruppe Gl auf einen Ausfall eines Kondensatorelements in einer der

Kondensatoreinheiten CI - C4 hin. Bei Erkennen eines solchen Ausfalls eines Kondensatorelements übermittelt die erste Gruppen-Überwachungseinheit 52 Daten, die diesen Ausfall des Kondensatorelements beschreiben, zu einem Überwachungsempfän ger 72. Diese Daten können mittels eines Funksignals oder mittels eines Lichtwellenleiters zu dem Überwachungsempfänger 72 übermittelt werden. Der Überwachungsempfänger 72 verarbei tet diese den Ausfall des Kondensatorelements beschreibenden Daten entweder selbst oder leitet diese den Ausfall des

Kondensatorelements beschreibenden Daten an eine Überwa chungszentrale für die Kondensatorbank 1 weiter. Im letztge nannten Fall hat der Überwachungsempfänger 72 die Funktion eines Gateways. In den Daten ist ein Kennzeichen derjenigen Kondensatoreinheit CI, C2, C3 oder C4 enthalten, für die ein Ausfall eines Kondensatorelements erkannt worden ist. Dieses Kennzeichen kann beispielsweise eine Nummer (ID) der betrof fenen Kondensatoreinheit sein oder ein anderes Kennzeichen. Somit ist bei dem Datenempfänger (also bei dem Überwachungs empfänger 72 oder bei der Überwachungszentrale) bekannt, in welcher Kondensatoreinheit der ersten Gruppe ein Kondensatorelement ausgefallen ist. Die zweite Gruppe G2 wird gleichartig mittels der zweiten Gruppen-Überwachungseinheit 64 überwacht; die dritte Gruppen-Überwachungseinheit 68 über wacht gleichartig die dritte Gruppe G3 an

Kondensatoreinheiten .

Die Kondensatoreinheiten CI - C12 der Kondensatorbank 1 sind also im Ausführungsbeispiel in drei verschiedene Gruppe Gl,

G2 und G3 aufgeteilt. Jeder dieser Gruppen Gl, G2 und G3 ist eine eigene Gruppen-Überwachungseinheit 52, 64 beziehungswei se 68 zugeordnet; das heißt, die Kondensatoreinheiten jeder Gruppe werden von der ihnen exklusiv zugeordneten Gruppen- Überwachungseinheit auf den Ausfall eines Kondensatorelements hin überwacht. Dadurch wird ein verteiltes Überwachungsver fahren für die Kondensatorbank 1 beziehungsweise eine ver teilte Überwachung der einzelnen Gruppen realisiert.

Die erste Gruppen-Überwachungseinheit 52 ist auf dem elektri schen Potential der ihr zugeordneten Gruppe Gl von

Kondensatoreinheiten angeordnet. Der Überwachungsempfänger 72 ist auf Erdpotential 24 angeordnet. Einer Kondensatorbank kann auch mehr als ein Überwachungsempfänger 72 zugeordnet sein. So können einer Kondensatorbank beispielsweise zwei Überwachungsempfänger zugeordnet sein. Dabei kann beispiels weise der eine Überwachungsempfänger einer Teilmenge der Gruppen von Kondensatoreinheiten zugeordnet sein und der an dere Überwachungsempfänger den restlichen Gruppen von

Kondensatoreinheiten der Kondensatorbank zugeordnet ist.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die

Kondensatoreinheiten CI - C12 der Kondensatorbank 1 in einer elektrischen Reihenschaltung angeordnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Kondensatoreinheiten der

Kondensatorbank aber auch in einer elektrischen Parallel schaltung angeordnet sein. In einem weiteren Ausführungsbei spiel einer Kondensatorbank können Reihenschaltungen von Kondensatoreinheiten und Parallelschaltungen von Kondensatoreinheiten vorhanden sein. Beispielsweise können jeweils mehrere Kondensatoreinheiten in einer Parallelschal tung geschaltet sein und diese Parallelschaltungen dann elektrisch in einer Reihenschaltung geschaltet sein. Im Aus führungsbeispiel der Figur 1 ist beispielhaft eine einfache Reihenschaltung von Kondensatoreinheiten gezeigt. In der Pra xis wird oft eine sogenannte H-Schaltung der

Kondensatoreinheiten verwendet, bei der insbesondere nur je der zweite Etagenboden galvanisch an den Strompfad einer Rei henschaltung angebunden ist. Die übrigen Etagenböden sind galvanisch an den Strompfad einer zweiten Reihenschaltung der H-Schaltung angebunden.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer

Kondensatoreinheit dargestellt am Beispiel der ersten

Kondensatoreinheit CI . Die anderen Kondensatoreinheiten C2 - C12 können gleichartig zu der ersten Kondensatoreinheit CI aufgebaut sein. Die erste Kondensatoreinheit CI weist m

Kondensatorelemente CE auf, diese Kondensatorelemente CE stellen jeweils Einzelkondensatoren dar. Die

Kondensatorelemente werden auch als Kondensatorwickel be zeichnet. Jedem Kondensatorelement CE kann optional eine Si cherung S zugeordnet sein, welche bei einem Kurzschluss des zugehörigen Kondensatorelements durchbrennt. In einer

Kondensatoreinheit können sowohl Kondensatorelemente mit Si cherung als auch Kondensatorelemente ohne Sicherung angeord net sein. Kondensatorelemente mit Sicherung werden auch als gesicherte Kondensatorelemente bezeichnet;

Kondensatorelemente ohne Sicherung werden auch als ungesi cherte Kondensatorelemente bezeichnet.

Das unten beschriebene Verfahren zur verteilte Überwachung der Kondensatoreinheiten ist im Falle von gesicherten

Kondensatorelementen besonders vorteilhaft, da bei Ausfall eines einzelnen Kondensatorelements die übrigen intakten Kondensatorelemente weiter in Betrieb bleiben. Die auftreten de kleine Änderung der Gesamtkapzität ist mit herkömmlichen Überwachungsmethoden der gesamten Kondensatorbank jedoch kaum erkennbar .

Im Ausführungsbeispiel sind jeweils n Kondensatorelemente in einer Parallelschaltung angeordnet; die Parallelschaltungen sind elektrisch in Reihe geschaltet und bilden eine Reihen schaltung. Ein Ende dieser Reihenschaltung ist mit dem ersten Anschluss 56 der Kondensatoreinheit elektrisch verbunden, das andere Ende der Reihenschaltung ist mit dem zweiten Anschluss 60 der Kondensatoreinheit elektrisch verbunden.

Wenn also zum Beispiel das dritte Kondensatorelement CE3 der ersten Kondensatoreinheit CI ausfällt, dann erkennt die erste Gruppen-Überwachungseinheit 52 diesen Ausfall und sendet mit den den Ausfall beschreibenden Daten eine Kennung der ersten Kondensatoreinheit CI an den Überwachungsempfänger 72.

In Figur 3 ist beispielhaft ein Ausschnitt aus der

Kondensatorbank 1 dargestellt. Dieser Ausschnitt zeigt die zweite Gruppe G2 der Kondensatoreinheiten C5 - C8. Die

Kondensatoreinheiten C5 - C8 sind elektrisch in Reihe ge schaltet. Die dieser Gruppe von Kondensatoreinheiten C5 - C8 zugeordnete zweite Gruppen-Überwachungseinheit 64 sendet Da ten über den Ausfall eines Kondensatorelements der

Kondensatoreinheiten C5 - C8 der Gruppe G2 mittels eines Funksignals 304 an den Überwachungsempfänger 72. Dazu weist die zweite Gruppen-Überwachungseinheit 64 einen Funksender (drahtlose Übertragungseinheit) auf; der Überwachungsempfän ger 72 weist einen Funkempfänger auf. Alternativ oder zusätz lich können die Daten auch mittels eines Lichtwellenleiters 306 (oder mittels einer anderen drahtlosen Datenübertragungs technik) von der zweiten Gruppen-Überwachungseinheit 64 zu dem Überwachungsempfänger 72 übermittelt werden.

Jeweils einem Anschluss einer Kondensatoreinheit ist ein Spannungssensor zugeordnet. So ist dem zweiten Anschluss 60 der fünften Kondensatoreinheit C5 ein erster Spannungssensor M5 zugeordnet; dem zweiten Anschluss 60 der sechsten Kondensatoreinheit C6 ist ein zweiter Spannungssensor M6 zu geordnet. Mittels des ersten Spannungssensors M5 kann das elektrische Potential des zweiten Anschlusses 60 der fünften Kondensatoreinheit C5 gemessen werden. Mittels des zweiten Spannungssensors M6 kann das elektrische Potential des zwei ten Anschlusses 60 der sechsten Kondensatoreinheit C6 gemes sen werden (welches identisch ist zu dem elektrischen Poten tial des ersten Anschlusses 56 der fünften Kondensatoreinheit C5 ) .

Der Verbindungspunkt zwischen der sechsten Kondensatoreinheit C6 und der siebten Kondensatoreinheit C7 ist elektrisch ver bunden mit dem zweiten Etagenboden 32, dieses elektrische Po tential des Verbindungspunktes wird ebenfalls zu der Gruppen überwachungseinheit 64 weitergeleitet. Dieses elektrische Po tential des Verbindungspunktes dient als Bezugspotential für die Spannungsmessung. Weiterhin sind ein dritter Spannungs sensor M7 und ein vierter Spannungssensor M8 an den Anschlüs sen der siebten Kondensatoreinheit C7 und der achten

Kondensatoreinheit C8 angeordnet. Mittels dieser Spannungs sensoren M5 - M8 können die elektrischen Potentiale an den Anschlüssen der einzelnen Kondensatoreinheiten ermittelt wer den. Aus diesen Potentialen können die den

Kondensatoreinheiten jeweils zugehörigen

Kondensatoreinheiten-Spannungen UC5 - UC8 berechnet werden. Die zweite Gruppen-Überwachungseinheit 64 ist mittels

(strichliert dargestellter) Messleitungen mit den Spannungs sensoren M5 - M8 verbunden. Die Kondensatoreinheiten der Gruppe G2 sind bezüglich des Verbindungspunktes spiegelsym metrisch angeordnet.

Beispielsweise misst der erste Spannungssensor M5 den elekt rischen Potentialunterschied zwischen dem zweiten Anschlusses 60 der fünften Kondensatoreinheit C5 und dem Potential des zweiten Etagenbodens 32. Dieser Messwert Umess5 entspricht der Summe aus der Kondensatoreinheiten-Spannung UC5 der fünf ten Kondensatoreinheit C5 und der Kondensatoreinheiten- Spannung UC6 der sechsten Kondensatoreinheit C6: Umess5 = UC5 + UC6. Der sechste Spannungssensor M6 misst den elektrischen Potentialunterschied zwischen dem zweiten Anschlusses 60 der sechsten Kondensatoreinheit C6 und dem Potential des zweiten Etagenbodens 32: Umess6 = UC6. Die Kondensatoreinheiten- Spannung UC5 der fünften Kondensatoreinheit C5 ergibt sich dann gemäß UC5 = Umess5 - Umess6.

Bei dieser Art der Bestimmung der Kondensatoreinheiten- Spannungen ist folgender Effekt zu beachten: Wenn in der sechsten Kondensatoreinheit C6 ein Kondensatorelement aus fällt, dann bewirkt dies eine Änderung in der direkt gemesse nen Spannung UC6 und in der berechneten Spannung UC5. Wenn also scheinbar in der fünften Kondensatoreinheit C5 und in der sechsten Kondensatoreinheit C6 gleichzeitig jeweils ein Kondensatorelement ausfällt, so liegt in Wirklichkeit nur ein Ausfall in der sechsten Kondensatoreinheit C6 vor. Dies kann bei der Auswertung der Daten automatisch berücksichtigt wer den. Es ist aber (ggf. mit einer aufwändigeren Spannungsmess technik) prinzipiell auch möglich, alle Kondensatoreinheiten- Spannungen direkt zu messen. Dann tritt der beschriebene Ef fekt nicht auf.

Die auf der Etage montierten Kondensatoreinheiten einer Grup pe weisen an ihren leitfähigen Gehäusen alle das gleiche elektrische Potential auf. Dies wird dadurch sichergestellt, dass der Etagenboden ebenfalls elektrisch leitfähig ist. Der Etagenboden kann beispielsweise aus Metall bestehen. Die Spannungen werden insbesondere mit Bezug auf das elektrische Potential des Etagenbodens gemessen. Dadurch ist es möglich, alle Stromsensoren oder Spannungssensoren einer Gruppe rela tiv problemlos mit der Gruppen-Überwachungseinheit zu verbin den. Die Messleitungen brauchen beispielsweise nicht für be sonders große Spannungsunterschiede ausgelegt sein. Durch das leitfähige Gehäuse wird eine gute elektromagnetische Abschir mung der Kondensatoreinheiten erreicht.

Am Verbindungspunkt zwischen der sechsten Kondensatoreinheit C6 und der siebten Kondensatoreinheit C7 ist weiterhin ein Energieauskoppelbauteil 308 angeordnet. Mittels dieses Ener- gieauskoppelbauteils 308 wird elektrische Energie aus der Gruppe G2 der Kondensatoreinheiten C5 - C8 ausgekoppelt. Die se elektrische Energie dient zur Versorgung der zweiten Grup- pen-Überwachungseinheit 64. Das Energieauskoppelbauteil 308 stellt also eine Energieversorgungseinrichtung 308 für die zweite Gruppen-Überwachungseinheit 64 dar. Das Energieauskop pelbauteil 308 ist über eine Energieversorgungsleitung elekt risch mit der zweiten Gruppen-Überwachungseinheit 64 verbun den .

Bei dem Energieauskoppelbauteil kann es sich insbesondere um einen Stromwandler 308 handeln. Dieser koppelt elektrische Energie (zum Beispiel in Form von Wechselstrom) aus dem mag netischen Feld aus, welches sich aufgrund des durch die Grup pe G2 der Kondensatoreinheiten C5 - C8 fließenden elektri schen Stroms I bildet.

Der mittels des Stromwandlers aus dem magnetischen Feld aus gekoppelte Wechselstrom (Sekundärstrom) wird in üblicher Art und Weise mittels eines Gleichrichters gleichgerichtet. Die Gleichspannung wird stabilisiert und es kann zusätzlich eine Vorrichtung zur Verringerung von Spannungsspitzen vorgesehen sein, beispielsweise ein Überstromableiter .

Bei der in Figur 3 dargestellten Reihenschaltung an

Kondensatoreinheiten ist der durch diese Reihenschaltung fließende elektrische Strom I bei allen Kondensatoreinheiten gleich groß. Daher werden die über den Kondensatoreinheiten auftretenden Kondensatoreinheiten-Spannungen UC5 - UC8 ermit telt und ausgewertet, um einen Ausfall eines

Kondensatorelements zu erkennen.

Die Darstellung der Figur 3 soll nicht so verstanden werden, dass die Spannungssensoren M5 bis M8 notwendigerweise frei hängende Spannungssensoren sind, welche jeweils ein eigenes Gerät darstellen. Im Hinblick auf die Kosten der Isolation eines Spannungssensors ist es vielmehr vorteilhaft, wenn der Spannungssensor in die jeweilige Kondensatoreinheit inte griert ist. Der Spannungssensor kann also in das Gehäuse der jeweiligen Kondensatoreinheit integriert sein.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gruppe von Kondensatoreinheiten CI - C4 dargestellt, wobei diese Kondensatoreinheiten CI - C4 elektrisch parallel geschaltet sind. Daher liegt über allen vier Kondensatoreinheiten CI - C4 jeweils die gleiche Kondensatoreinheiten-Spannung UC an. Der durch die elektrischen Kondensatoreinheiten fließende elektrische Strom II - 14 kann aber jeweils unterschiedlich groß sein. Daher wird mittels Stromsensoren Ml - M4 der je weils durch die Kondensatoreinheiten fließende Strom II - 14 gemessen. Entsprechende Strommesswerte werden zu der zugehö rigen Gruppen-Überwachungseinheit 52 übertragen und in dieser ausgewertet. Die Stromsensoren Ml - M4 brauchen dabei nicht unbedingt an der in Figur 4 angedeuteten Stelle angeordnet zu sein. Insbesondere ist es isolationstechnisch sinnvoll, wenn die Stromsensoren Ml - M4 (Stromwandler Ml - M4) nahe am elektrischen Potential des Etagenbodens 16 angeordnet sind. Beispielsweise können die Stromsensoren Ml - M4 mit Vorteil an denjenigen Anschlüssen der Kondensatoreinheiten angeordnet sein, die dem ersten Etagenboden 16 zugewandt sind. Diese An schlüsse sind in Figur 4 mittels eines doppelten Kreises mar kiert .

In Figur 5 ist die Ausgestaltung der Strommessung mittels der Stromsensoren Ml - M4 genauer dargestellt. Der erste Strom sensor Ml ist als ein erster Stromwandler 504 ausgestaltet. Parallel zu dem ersten Stromsensor Ml (genauer gesagt paral lel zu der Sekundärwicklung des ersten Stromsensors Ml) ist ein erster Widerstand 508 geschaltet. Ebenso ist der zweite Stromsensor M2 als ein zweiter Stromwandler 512 mit parallel geschaltetem Widerstand 516 ausgestaltet. In gleicher Art und Weise ist der dritte Stromsensor M3 als ein dritter Strom wandler 520 mit parallel geschaltetem dritten Widerstand 524 ausgestaltet, und der vierte Stromsensor M4 ist als ein vier ter Stromwandler 528 mit parallel geschaltetem vierten Wider- stand 532 ausgestaltet. Die Widerstände 508, 516, 524 und 532 können auch als Messwiderstände oder Shuntwiderstände be zeichnet werden.

Die Sekundärwicklungen der Stromwandler 504, 512, 520 und 528 sind elektrisch in Reihe geschaltet, wobei die Reihenschal tung zu einer geschlossenen Masche verbunden ist. Dadurch fließt durch die Sekundärwicklungen der vier Stromwandler 504, 512, 520 und 528 ein mittlerer Strom Iav, welcher im We sentlichen proportional ist zu dem mittleren durch die vier Kondensatoreinheiten CI - C4 fließenden Strom. Wenn sich der durch eine Kondensatoreinheit fließende Strom von dem mittle ren durch die Kondensatoreinheiten fließenden Strom Iav un terscheidet (beispielsweise weil in dieser Kondensatoreinheit ein Kondensatorelement ausgefallen ist) , dann fließt der die sem unterscheidenden Strom entsprechende Anteil des in der Masche fließenden Stroms durch den Widerstand (der parallel zu dem dieser Kondensatoreinheit zugeordneten Stromwandler geschaltet ist) und erzeugt an diesem Widerstand ein Span nungssignal. Dieses Spannungssignal ist proportional zu dem Stromunterschied DIh zwischen dem durch die entsprechende Kondensatoreinheit fließenden Strom In und dem durchschnitt lich durch die Kondensatoreinheiten CI - C4 fließenden Strom Iav (Durchschnittsstrom Iav) . Auf diese Art und Weise wird mittels der in Figur 5 dargestellten Schaltung auf analogem Wege für die vier Kondensatoreinheiten CI - C4 der Gruppe je weils der Stromunterschied DII, DI2, DI3 beziehungsweise DI4 ermittelt. Das ist der Stromunterschied zwischen dem durch die jeweilige Kondensatoreinheit fließenden Strom II, 12, 13 beziehungsweise 14 und dem durchschnittlich durch die

Kondensatoreinheiten fließenden Strom Iav.

Für den durchschnittlich durch die Kondensatoreinheiten flie ßenden Strom Iav gilt: wobei x die Anzahl der Kondensatoreinheiten der Gruppe ist. Hier gilt

Die Stromunterschiede DIh werden also vorteilhafterweise da durch ermittelt, dass die Sekundärwicklungen der Stromwandler in einer gemeinsamen Masche angeordnet sind, so dass durch alle Sekundärwicklungen der gleiche Strom fließt. Dadurch lassen sich die Stromunterschiede DIh besonders einfach er mitteln. Aber natürlich ist auch eine andere Art der Ermitt lung der Stromunterschiede DIh möglich, zum Beispiel eine Messung der durch die Kondensatoreinheiten jeweils fließenden Ströme II, 12, 13 und 14 und anschließende Berechnung der Stromunterschiede DIh.

Messwerte dieser Stromunterschiede DIh werden zu der ersten Gruppenüberwachungseinheit 52 übertragen und dort weiterver arbeitet. Dazu wird ein Mittelwert Alav dieser Stromunter schiede DII, DI2, DI3 und DI4 ermittelt:

Alav Aln

wobei x die Anzahl der Kondensatoreinheiten der Gruppe ist. Hier gilt

All + A12 + Al 3 + D14

Alav =

4

Danach wird für jede Kondensatoreinheit jeweils das Verhält nis aus dem Stromunterschied DIh und dem Mittelwert Alav ge bildet. Die zeitliche Änderung dieses Verhältnisses wird da raufhin überwacht, ob die zeitliche Änderung einen vorbe stimmten ersten Schwellenwert überschreitet:

' Aln

d

Alav ) > SW1

dt Wenn diese zeitliche Änderung des Verhältnisses den vorbe stimmten ersten Schwellwert SW1 überschreitet, dann wird er kannt, dass bei der jeweiligen Kondensatoreinheit Cn ein de fektes Kondensatorelement vorliegt. Daraufhin sendet die ers te Gruppen-Überwachungseinheit 52 Daten mit Informationen über die entsprechende Kondensatoreinheit Cn zu dem Überwa chungsempfänger 72.

DIh

Daber rst besonders vorterlhaft, dass das Verhältnrs - Alav auf das Auftreten einer den ersten Schwellenwert SW1 überschrei tenden zeitlichen Änderung (d.h. auf das Auftreten einer gro ßen zeitlichen Änderung) hin überwacht wird. Durch Nutzung dieses Verhältnisses sind die Stromunterschiede DIh auf den Mittelwert Alav der Stromunterschiede aller

Kondensatoreinheiten der Gruppe bezogen. Dadurch führt selbst ein kleiner Stromunterschied bei dem durch eine

Kondensatoreinheit fließenden Strom zu einer deutlichen Ver-

DIh

änderung des Verhältn sses —— . Drese Änderung des Verhält-

DIh

nrsses - Alav rst daber so groß, dass sre srch deutlrch vom Rau- sehen oder von eingekoppelten Störsignalen unterscheidet. So mit ist eine sichere und zuverlässige Erkennung des Ausfalls eines einzelnen Kondensatorelements möglich.

Im Falle einer Reihenschaltung von Kondensatoreinheiten in einer Gruppe findet die Erkennung eines ausgefallenen

Kondensatorelements folgendermaßen statt:

In einem ersten Schritt werden die über den

Kondensatoreinheiten jeweils auftretenden

Kondensatoreinheiten-Spannungen UC1, UC2, UC3 und UC4 ermit telt. Dies erfolgt, wie oben im Zusammenhang mit Figur 3 be schrieben, durch Messung der an den Anschlüssen der

Kondensatoreinheiten auftretenden elektrischen Potentiale ge genüber dem elektrischen Potential des Etagenbodens (Rack) . Danach wird die durchschnittliche Kondensatoreinheiten- Spannung UCav der Kondensatoreinheiten der Reihenschaltung ermittelt gemäß wobei x die Anzahl der Kondensatoreinheiten der Gruppe ist. Hier gilt

Danach wird für alle Kondensatoreinheiten-Spannungen jeweils der Spannungsunterschied AUCn zwischen der jeweiligen

Kondensatoreinheiten-Spannung UCn und der durchschnittlichen Kondensatoreinheiten-Spannung UCav der Kondensatoreinheiten der Reihenschaltung ermittelt gemäß

AUCn = UCn - UCav

Im nächsten Schritt wird ein Mittelwert AUav dieser Span nungsunterschiede AUcn ermittelt, gemäß wobei x die Anzahl der Kondensatoreinheiten der Gruppe ist. Hier gilt

AUC1 + AUC2 + AUC3 + AUC4

AUav =

4

Danach wird für die Kondensatoreinheiten jeweils das Verhält nis aus dem jeweiligen Spannungsunterschied AUCn und dem Mit telwert AUav gebildet. Dieses Verhältnis AUCn/AUav wird da- raufhin überwacht, ob die zeitliche Änderung des Verhältnis ses einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert überschreitet:

Wenn die zeitliche Änderung des Verhältnisse AUCn/AUav den vorbestimmten zweiten Schwellenwert SW2 überschreitet, dann wird das Auftreten eines defekten Kondensatorelements bei der jeweiligen Kondensatoreinheit Cn erkannt und entsprechende Daten werden von der der Gruppe zugehörigen Gruppen

überwachungseinheit zu dem Überwachungsempfänger 72 übertra gen .

Bei der Reihenschaltung von Kondensatoreinheiten werden also die über den einzelnen Kondensatoreinheiten auftretenden Kondensatoreinheiten-Spannungen und die Spannungsunterschiede zwischen den Kondensatoreinheiten-Spannungen ermittelt. Zwar ist die Änderung der Kondensatoreinheiten-Spannung aufgrund eines Ausfalls eines einzelnen Kondensatorelements sehr klein, aber aufgrund der Betrachtung der Spannungsunterschie de und der Bildung des Verhältnisses treten deutliche zeitli che Änderungen bei dem genannten Verhältnis auf und können sicher erkannt werden.

Das Verfahren wird fortlaufend durchgeführt, um eine fortlau fende Überwachung der Kondensatoreinheiten der Gruppe sicher zustellen .

In Figur 6 ist ein weiteres Beispiel des Verfahrens und der Anordnung zur Überwachung einer Kondensatorbank dargestellt. Dabei weist eine Gruppe lediglich zwei Kondensatoreinheiten CI und C2 auf. Durch die erste Kondensatoreinheit CI fließt der erste Strom II; durch die zweite Kondensatoreinheit C2 fließt der zweite Strom 12. Als erster Schritt wird der

Stromunterschied DI zwischen dem ersten Strom II und dem zweiten Strom 12 ermittelt: DI = II - 12. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass ein gesichertes Kondensatorelement ausfällt. Wenn in der zweiten

Kondensatoreinheit C2 ein gesichertes Kondensatorelement aus fällt (zum Beispiel aufgrund einer Unterbrechung der in Reihe geschalteten Sicherung) , dann wird der Strom 12 sprunghaft kleiner: 12' < 12. Je nach Anzahl und Verschaltung der

Kondensatorelemente in der zweiten Kondensatoreinheit C2 än dert sich der Strom 12 jedoch nur um einen kleinen Prozentbe trag, beispielsweise 12' = 0,98 12. Nun wird erneut der

Stromunterschied gebildet: DI ' = II - 12' > DI. Allgemein gilt: Wenn DI ' größer ist als DI, dann ist in der zweiten Kondensatoreinheit C2 ein Kondensatorelement ausgefallen.

Wenn DI ' kleiner ist als DI, dann ist in der ersten

Kondensatoreinheit CI ein Kondensatorelement ausgefallen. Bei diesem Bespiel mit lediglich zwei Kondensatoreinheiten mit internen Kondensatorelement-Sicherungen ist das Verfahren deutlich vereinfacht gegenüber dem oben dargestellten allge meinen Verfahren mit mehr als 2 Kondensatoreinheiten. In der Regel ist die Anzahl der Kondensatoreinheiten pro Gruppe grö ßer als 2.

Bei ungesicherten Kondensatorelementen ist die Änderung von Kapazität und Strom in der Kondensatoreinheit genau umge kehrt: Ein defektes ungesicherten Kondensatorelement schließt sämtliche parallel geschalteten Kondensatorelemente kurz und die effektive Kapazität und der Strom der Kondensatoreinheit vergrößert sich dadurch. Die Änderung des Stroms der

Kondensatoreinheit ist wesentlich größer und einfacher zu de- tektieren als bei der intern gesicherten Kondensatoreinheit.

Sowohl bei ungesicherten Kondensatorelementen als auch bei gesicherten Kondensatorelementen ist die genaue Lokalisierung / Identifizierung der defekten Kondensatoreinheit von größtem Interesse, damit zum Beispiel bei Häufung von Kurzschlüssen / Ausfällen innerhalb einer Kondensatoreinheit die

Kondensatorbank rechtzeitig außer Betrieb genommen werden kann . In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit der zwei ten Gruppe G2 der Kondensatoreinheiten C5 - C8 dargestellt. Die an diesen Kondensatoreinheiten jeweils anliegende Span nung wird mittels eines Stromsignals 15 bis 18 ermittelt; die anliegende Spannung wird in ein Stromsignal 15 bis 18 umge wandelt. Dazu ist in jeder Kondensatoreinheit jeweils ein An schluss mit einem ersten elektrischen Widerstand 710 verse hen. Beispielsweise ist ein Anschluss der Kondensatoreinheit C8 mit einem der ersten elektrischen Widerstände 710 verse hen. Durch diesen ersten elektrischen Widerstand 710 fließt das Stromsignal 18 über einen Strompfad aus der

Kondensatoreinheit C8 hinaus und gelangt zu einem zweiten Wi derstand 712. Dazu ist in dem Gehäuse der Kondensatoreinheit eine Niederspannungs-Durchführung vorgesehen. Die aufgrund des Stromsignals 18 an dem zweiten Widerstand 712 abfallende Spannung U8 ' ist proportional zu der am Anschluss der

Kondensatoreinheit auftretenden Spannung U8. Diese Spannung U8 ' wird der zweiten Gruppenüberwachungseinheit 64 zugeführt und dort ausgewertet. Vorteilhafterweise ist dabei das Ver hältnis des ersten Widerstands 710 zu dem zweiten Widerstand 712 so gewählt, dass die Spannung U8 ' viel kleiner ist als die Spannung U8. Beispielsweise kann die Spannung U8 ' in der Größenordnung von ca. 10 V liegen, während die Spannung U8 einige kV beträgt (beispielsweise 20 kV) . Die Übertragung der Stromsignale zum zweiten Widerstand 712 (der am Eingang der Gruppenüberwachungseinheit angeordnet ist) ist vorteilhafter weise unempfindlicher gegenüber elektrischen Störungen im Vergleich zur Verwendung eines Spannungssignals. Die

Kondensatoreinheiten sind also jeweils mit einem Strompfad versehen, der die jeweilige Kondensatoreinheit verlässt und zum Herausführen des Stromsignals 18, 17, 16 bzw. 15 aus der jeweiligen Kondensatoreinheit eingerichtet ist. Optional kann an einem die einzelnen Stromsignale vereinigenden Widerstand 714 eine Spannung Ug abgegriffen werden, die proportional ist zu der durchschnittlich an den Kondensatoreinheiten anliegen den Spannung. In Figur 8 ist beispielhaft eine weitere Möglichkeit der Er mittlung der an einer Kondensatoreinheit anliegenden Spannung dargestellt, am Beispiel der Kondensatoreinheit C8. Ähnlich wie bei Figur 7 wird an den Anschlüssen der

Kondensatoreinheit C8 jeweils ein Stromsignals 17 und 18 über jeweils einen Strompfad aus der Kondensatoreinheit C8 heraus geführt. Diese Stromsignale 17, 18 werden zu einer Spannungs- Messbrücke geleitet. Die Spannungs-Messbrücke weist im Aus führungsbeispiel vier Widerstände 812 sowie einen Widerstand 830 auf. Die Spannungs-Messbrücke bildet eine H-Schaltung.

Der Widerstand 830 (Querwiderstand 830, Messwiderstand 830) bildet einen Querzweig der Messbrücke. An dem Widerstand 830 kann eine Spannung AU abgegriffen werden, die proportional ist zu der über der Kondensatoreinheit C8 anliegenden Span nung. Dies setzt voraus, dass die Widerstände 810 und 810' gleich groß sind, beispielsweise jeweils 200 Megaohm.

Optional können die Widerstände 810 und 810' jedoch auch je weils an die Spannungswerte U8 und U7 an den Anschlüssen der Kondensatoreinheit C8 angepasst werden, so dass die Ströme 18 und 17 in etwa gleich groß sind. Die Spannung AU ist dann im Wesentlichen gleich Null, wenn die Spannung über der

Kondensatoreinheit C8 gleich der Spannung über der angrenzen den Kondensatoreinheit C7 ist. In diesem Fall wird an dem Querwiderstand nur dann eine Spannung auftreten, wenn sich die Spannung über der Kondensatoreinheit C8 oder die Spannung über der Kondensatoreinheit C7 ändert (aufgrund eines Auftre tens eines Fehlers in einem Kondensatorelement) .

Bei kleinen Spannungsänderungen in einer Kondensatoreinheit wird daher die Spannung am Querwiderstand eine starke Ände rung zeigen.

Die Messbrücke stellt eine Widerstandsbeschaltung zur Span nungsmessung dar. Durch die Messbrücke wird vorteilhafterwei se die absolute Größe der Spannungen U7 und U8 ausgeblendet und die Änderungen in den Spannungen U7 oder U8 werden deut lich verstärkt und dadurch einfach messbar. Die für die Pa rallelschaltung von Kondensatoreinheiten angegebenen Vorteile (insbesondere Unabhängigkeit vom jeweiligen Betriebsstrom der Kondensatorbank durch Verhältnisbildung zum Mittelwert und die Langzeitkompensation von (zum Beispiel temperaturbeding ten) Schwankungen in der Gruppenüberwachungseinheit) gelten auch hier.

In Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Ermitt lung der an den Kondensatoreinheiten anliegenden Spannungen dargestellt, am Beispiel der vier elektrisch in Reihe ge schalteten Kondensatoreinheiten C5 bis C8. Diese

Kondensatoreinheiten sind mit einer Mehrzahl von Messbrücken verbunden, wobei diese Messbrücken in einem Netzwerk angeord net sind. An den Widerständen 830 kann jeweils eine Spannung AU abgegriffen werden, die sich stark ändert, sobald in einer Kondensatoreinheit ein Fehler auftritt. Die Anbindung des Verbindungspunktes zwischen den Kondensatoreinheiten C6 und C7 an das Rack-Potential Ur (elektrisches Potential Ur des Etagenbodens 32) ist optional. Insbesondere bei fehlender An bindung hat der Strom Ir Relevanz für die Messung.

Es wurde eine Anordnung mit einer Kondensatorbank und mit mehreren Gruppen-Überwachungseinheiten beschrieben sowie ein Verfahren zum Überwachen der Kondensatorbank auf den Ausfall von Kondensatorelementen hin.

Die Gruppen-Überwachungseinheit kann auch als ein Sensorkno ten bezeichnet werden, da die Gruppen-Überwachungseinheit mit den an den einzelnen Kondensatoreinheiten angeordneten Strom oder Spannungssensoren in Verbindung steht und die von diesen stammenden Strom- bzw. Spannungsmesswerte erfasst und weiter verarbeitet .

Die Gruppen-Überwachungseinheit weist im Ausführungsbeispiel eine Messwerteerfassungseinheit, eine Verarbeitungseinheit (Messwerteverarbeitungseinheit, Logikschaltung) und eine drahtlose Übertragungseinheit (Funksender) auf. Jedes gemes sene Strom- oder Spannungssignal wird zur Messwerteerfas sungseinheit übertragen. Die Strom- oder Spannungssignale sämtlicher Kondensatoreinheiten der Gruppe werden zu der die ser Gruppe zugeordneten Gruppen-Überwachungseinheit übertra gen und dort weiterverarbeitet. In der Verarbeitungseinheit findet die Weiterverarbeitung der Messwerte statt. In dieser Verarbeitungseinheit werden die Mittelwerte gebildet, die Verhältnisse gebildet und die zeitlichen Änderungen der Ver hältnisse überwacht. Anhand einer plötzlichen Änderung eines Verhältnisses (aufgrund eines plötzlich geringer werdenden Stroms durch eine Kondensatoreinheit) wird erkannt, dass ein Kondensatorelement der Kondensatoreinheit ausgefallen ist.

Die drahtlose Übertragungseinheit sendet dann das Ergebnis der Verarbeitungseinheit an den Überwachungsempfänger auf Erdpotential. Durch die drahtlose Übertragung der Daten wer den Probleme durch Potentialunterschiede zwischen der Grup pen-Überwachungseinheit und dem Überwachungsempfänger vermie den .

Wenn ein Kondensatorelement ohne Sicherung ausfallbedingt kurzgeschlossen ist, sind gleichzeitig alle zu diesem

Kondensatorelement parallel geschalteten Kondensatorelemente kurzgeschlossen, so dass der Strom durch die jeweilige

Kondensatoreinheit stark ansteigt. Solche Ausfälle von

Kondensatoreinheiten ohne Sicherung können also noch einfa cher mittels des Verfahrens und der Anordnung erkannt werden.

Beschrieben wurden ein Verfahren und eine Anordnung, bei de nen Spannungsunterschiede bzw. Stromunterschiede ermittelt und ausgewertet werden. Die Ermittlung der Spannungs

und/oder Stromunterschiede kann auf analoge Art mittels einer festverdrahteten Messschaltung erfolgen. Die Auswertung der Spannungsunterschiede bzw. Stromunterschiede erfolgt in einer Gruppen-Überwachungseinheit, welche der jeweiligen Gruppe von Kondensatoreinheiten zugeordnet ist. Wenn eine schnelle zeit liche Änderung der ermittelten Strom- oder Spannungsverhält nisse festgestellt wird, dann wird erkannt, dass ein

Kondensatorelement bei der jeweiligen Kondensatoreinheit aus gefallen ist. In diesem Fall werden Daten mit Informationen über die betroffene Kondensatoreinheit von der Gruppen- Überwachungseinheit (zum Beispiel per Funksignal oder per Lichtwellenleiter) zu einem auf Erdpotential angeordneten Überwachungsempfänger übermittelt .

Das beschriebene Verfahren wertet bei der Parallelschaltung von Kondensatoreinheiten Stromunterschiede und bei der Rei henschaltung von Kondensatoreinheiten Spannungsunterschiede aus. Es wird jeweils das Verhältnis aus einem Stromunter schied und dem Mittelwert der Stromunterschiede bzw. das Ver hältnis aus einem Spannungsunterschied und dem Mittelwert der Spannungsunterschiede gebildet. Dadurch wird der Absolutwert von Strom oder Spannung irrelevant und die Genauigkeit der Messung wird deutlich vergrößert.

Die Wahrscheinlichkeit, dass in mehreren Kondensatoreinheiten einer Gruppe gleichzeitig Kondensatorelemente ausfallen und dadurch keine charakteristischen Spannungs- bzw. Stromunter schiede entstehen, ist sehr gering und kann vernachlässigt werden. Langsame Änderungen der ermittelten Verhältnisses (also solche, die kleiner sind als der erste Schwellenwert oder der zweite Schwellenwert) können auch ohne Ausfall eines Kondensatorelements auftreten, beispielsweise durch langsame Temperaturdrift aufgrund von Sonneneinstrahlung oder thermi scher Erwärmung der Kondensatorbank. Aufgrund solcher langsa men zeitlichen Veränderungen des Verhältnisses wird nicht der Ausfall eines Kondensatorelements erkannt. Derartige langsame Änderungen können von der Auswerteschaltung kompensiert wer den .

Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Anordnung weisen eine Reihe von Vorteilen auf:

- Es ist nicht notwendig, an jedem einzelnen

Kondensatorelement einer Kondensatoreinheit Messungen vorzu nehmen (also Messungen innerhalb des Gehäuses einer

Kondensatoreinheit) . Es ist also nicht notwendig, die einzel nen durch die Kondensatorelemente fließenden Einzelströme (oder die an den Kondensatorelementen auftretenden Einzel spannungen) zu bestimmen. Derartig aufwändige und damit teure Messungen werden vermieden. Es ist nämlich ausreichend, wenn die Ströme oder Spannungen der Kondensatoreinheiten außerhalb der Kondensatoreinheiten (an den Anschlüssen der

Kondensatoreinheiten) ermittelt werden. Die Ströme oder Span nungen werden vorzugsweise mit Bezug auf das elektrische Po tential der einzelnen Etagen der Kondensatorbank gemessen (Rack-Potential) .

- Es werden keine kostenintensiven Hochpräzisionsmessungen benötigt, weil aufgrund der Bildung des Verhältnisses aus dem Strom- oder Spannungsunterschied und dem Mittelwert bei Aus fall auch nur eines einzelnen Kondensatorelements eine ver gleichsweise große zeitliche Änderung des Verhältnisses auf- tritt. Die Gruppen-Überwachungseinheiten und die Strom- und Spannungssensoren können daher relativ einfach und robust re alisiert werden. Dies ist insbesondere deshalb ein Vorteil, weil die Gruppen-Überwachungseinheiten und die Strom- und Spannungssensoren auf Hochspannungsniveau auf den einzelnen Etagen der Kondensatorbank angeordnet sind.

Insbesondere bei parallel geschalteten Kondensatoreinheiten, welche Kondensatorelemente mit Sicherung aufweisen, wäre es nur sehr schwer möglich, durch eine Strommessung, Spannungs messung oder Kapazitätsmessung einen Ausfall eines einzigen Kondensatorelements zu erkennen. Daher werden bei dem be schriebenen Verfahren Stromunterschiede zwischen den durch die Kondensatoreinheiten fließenden Strömen ermittelt und diese Stromunterschiede ins Verhältnis gesetzt zu einem mitt leren Stromunterschied. Dadurch ist der benötigte Messbereich deutlich geringer. Mit anderen Worten führt der Ausfall auch nur eines Kondensatorelements zu einer deutlichen zeitlichen Änderung des Verhältnisses aus dem Stromunterschied und dem Mittelwert der Stromunterschiede. Als Beispiel kann der Aus fall eines einzigen Kondensatorelements dazu führen, dass die Kapazität der Kondensatoreinheit und damit der durch die Kondensatoreinheit fließende Strom leicht verringert ist, beispielsweise um 1,5 %. Diese geringe Stromveränderung wäre messtechnisch relativ schwierig zu bestimmen, insbesondere unter den rauen Bedingungen einer Hochspannungsanlage in der Industrie. Bei dem beschriebenen Verfahren reicht jedoch (aufgrund der Bestimmung der Stromunterschiede und des Ver hältnisses) eine Messung mit viel geringerer Genauigkeit aus, um den Ausfall eines einzigen Kondensatorelements zu erken nen. Diesen Effekt kann man als Vergrößerungsglaseffekt bei Messungen bezeichnen. Dieser Effekt tritt auf, weil nicht die Absolutwerte von Strom und Spannung ausgewertet werden, son dern Unterschiedswerte ins Verhältnis zueinander gesetzt wer den .

Aus der Größe der zeitlichen Änderung des Verhältnisses kann sogar erkannt werden, ob ein Kondensatorelement ausgefallen ist, oder ob gleichzeitig zwei oder mehrere

Kondensatorelemente in einer Kondensatoreinheit ausgefallen sind. Der gleichzeitige Ausfall von zwei oder mehr

Kondensatorelementen in einer Kondensatoreinheit ist aller dings sehr unwahrscheinlich.

Die Ergebnisse des beschriebenen Verfahrens und der Anordnung (das heißt, die Erkenntnisse über ausgefallene

Kondensatorelemente) können optional überprüft werden durch Vergleich mit Ergebnissen einer herkömmlichen Überwachung der Kondensatorbank. Damit kann die Plausibilität der Ergebnisse überprüft werden.

Manchmal kann der Fall auftreten, dass bei einem mit einer Sicherung versehenen Kondensatorelement die Sicherung nicht vollständig durchbrennt, sondern dass über der teilweise durchgebrannten Sicherung periodische Überschläge auftreten. Die daraus folgende periodische Änderung des Stroms bzw. der Spannung kann optional ebenfalls von der jeweiligen Gruppen überwachungseinheit erkannt werden. So kann auch in diesem Fall erkannt werden, dass das jeweilige Kondensatorelement defekt ist.