VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERKENNUNG EINES WINDUNGSSCHLUSSES BEI PARALLEL ANGEORDNETEN WICKLUNGEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Anordnung, die eine Mehrzahl von elektrisch in eine Parallelschaltung angeordneten Spulen aufweist. Weiter hin betrifft die Erfindung eine derartige Anordnung.

Solche elektrisch in einer Parallelschaltung angeordnete Spu len können beispielsweise bei Transformatoren oder elektri schen Drosseln (zum Beispiel bei einer Luftdrossel oder bei einer ölisolierten oder gasisolierte Drossel) auftreten. In einer derartigen Spule kann in seltenen Fällen ein Windungs schluss (Windungskurzschluss) auftreten. Damit der thermische Energieeintrag in die durch den Windungsschluss kurzgeschlos sene Windung nicht zu groß wird, ist es wünschenswert, einen derartigen Windungsschluss schnell zu erkennen. Daraufhin kann beispielsweise die Anordnung schnell abgeschaltet wer den. Bei zu hohem thermischen Energieeintrag könnte sonst ein Brand entstehen.

Durch einen Windungsschluss einer einzelnen Windung einer Spule verändert sich jedoch die Gesamtinduktivität der Anord nung nur in einem sehr geringen Maße. Diese Änderung der In duktivität kann zum Beispiel nur ein Prozent oder nur ein Bruchteil eines Prozentes der Gesamtinduktivität betragen und ist daher mit üblicher Messtechnik im Feld kaum zu erkennen. Um dem damit verbundenen Brandrisiko zu begegnen ist es mög lich, derartige elektrische Anordnungen mit Spulen räumlich getrennt aufzustellen zu anderen wertvollen Geräten (zum Bei spiel zu Umrichtern) . Allerdings wird dadurch zusätzlicher Platz benötigt, sowie gegebenenfalls zusätzliche Aufwände durch Wände und Wanddurchführungen. Doch selbst bei einer solchen räumlich getrennten Aufstellung der Anordnung ent steht ein hoher Zeitverzug, bis ein Windungsschluss auf indi rektem Wege erkannt wird. Eine Erkennung des Windungsschlus ses ist dann nämlich erst möglich, wenn es schon zu einem Schmoren in der Isolation der betroffenen Spule gekommen ist und mittels Brandgaserkennung, Infrarotkameras oder ähnlichen konventionellen Branderkennungstechniken Alarm ausgelöst wird .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, bei denen ein Windungsschluss einer einzigen Windung sicher und zuverlässig erkannt 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 elektri schen Anordnung, die eine Mehrzahl von elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen aufweist, wobei bei dem Verfahren

- für die Spulen der Parallelschaltung jeweils der Stromun terschied zwischen dem durch diese Spule fließenden Strom und dem Mittelwert der durch die Spulen fließenden Ströme ermit telt wird, und

- anhand der Stromunterschiede erkannt wird, wenn bei einer der Spulen ein Windungsschluss auftritt.

Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass jeweils der Stromun terschied zwischen dem durch die Spule fließenden Strom und dem Mittelwert der durch die Spulen fließenden Ströme ermit telt wird. Selbst unter den rauen Bedingungen des Industrie betriebs lässt sich ein Windungsschluss mittels dieser Strom unterschiede sicher und zuverlässig detektieren.

Das Verfahren kann so ablaufen, dass

- ein Mittelwert der Stromunterschiede der Spulen ermittelt wird,

- für die Spulen jeweils das Verhältnis aus dem Stromunter schied und dem Mittelwert der Stromunterschiede gebildet wird, - die zeitliche Änderung des Verhältnisses überwacht wird, und

- das Auftreten des Windungsschlusses bei der jeweiligen Spu le erkannt wird, wenn die zeitliche Änderung des Verhältnis ses einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass für die Spulen je weils das Verhältnis aus dem Stromunterschied und dem Mittel wert der Stromunterschiede gebildet wird. Dieses Verhältnis ändert sich bei Auftreten eines Windungsschlusses deutlich und kann dadurch vergleichsweise einfach und zuverlässig überwacht werden.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass den Spulen der Pa rallelschaltung eine (gemeinsame) Überwachungseinheit zuge ordnet ist, zu der Signale, die die durch die Spulen fließen den Ströme beschreiben, oder die Stromunterschiede beschrei bende Signale (Unterschiedssignale) übertragen werden und von der die Signale ausgewertet werden, wodurch das Auftreten des Windungsschlusses bei der jeweiligen Spule erkannt wird. Mit dieser Überwachungseinheit können vorteilhafterweise sämtli che Spulen der Parallelschaltung überwacht werden. Die die Spulenströme beschreibenden Signale können auch als Stromsig nale bezeichnet werden, die die Stromunterschiede beschrei benden Signale können auch als die Stromunterschiede reprä sentierende Signale bezeichnet werden.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass bei Erkennung des Auftretens eines Windungsschlusses bei einer der Spulen von der Überwachungseinheit ein Überwachungssignal zu einem Über wachungsempfänger übermittelt wird. Auf das Überwachungssig nal hin kann dann beispielsweise die elektrische Anordnung abgeschaltet werden.

Das Verfahren kann so ablaufen, dass von der Überwachungsein heit das Überwachungssignal mittels eines drahtlosen Signals, insbesondere mittels eines Funksignals, und/oder mittels ei nes Lichtwellenleiters zu dem Überwachungsempfänger übermit telt wird. Durch diese Art der Übermittlung des Überwachungs- signals wird vorteilhafterweise eine elektrische Isolation zwischen der Überwachungseinheit und dem Überwachungsempfän ger realisiert.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Anordnung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, wobei beim Betrieb der Anordnung der zweite Anschluss zumindest zeitweise (insbesondere transient) ein größeres elektrisches Potential aufweist als der erste Anschluss, und wobei die Überwachungseinheit im Wesentlichen auf dem elektrischen Po tential des zweiten Anschlusses betrieben wird. Dies hat den Vorteil, dass keine elektrische Potentialtrennung zwischen Strommesseinheiten (insbesondere Stromwandlern) und der Über wachungseinheit erforderlich ist (wenn die Strommesseinheiten auch an diesem zweiten Anschluss angeordnet sind) . Eine op tionale Temperaturüberwachung in der Nähe des Heißpunkts der Wicklungen, die vorteilhafterweise im oberen Bereich der Spu le (n) in der Nähe des Heißpunkts der Wicklung angeordnet ist, arbeitet dann insbesondere auf dem demselben elektrischen Po tential, so dass auch die Temperaturmessung durch dieselbe Überwachungseinheit ausgeführt werden kann.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass der Überwachungs empfänger im Wesentlichen auf Erdpotential betrieben wird.

Der im Wesentlichen auf Erdpotential angeordnete Überwa chungsempfänger lässt sich vergleichsweise einfach realisie ren, weil hier keine besonderen Isolationsanforderungen zu berücksichtigen sind. Dies gilt insbesondere bei elektrischen Anordnungen, welche auf Hochspannungspotential (oder Mittel spannungspotential) angeordnet sind.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Anordnung min destens 2, insbesondere mindestens 3, elektrisch in einer Pa rallelschaltung angeordnete Spulen aufweist. Derartige Anord nungen mit mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen treten insbesondere bei Luftdrosseln auf. Solche Luftdrosseln können beispielsweise auch 20 oder mehr Spulen (Lagen) auf- weisen. Derartige Luftdrosseln werden oftmals bei Energie übertragungsanlagen eingesetzt, zum Beispiel zur Blindleis tungskompensation oder in Hochspannungs-Gleichstrom

übertragungsanlagen als Konverterarmdrosseln oder Glättungs drosseln im Gleichstrompfad.

Das Verfahren kann so ablaufen, dass die Anordnung eine Spu lenanordnung, insbesondere eine Luftspulenanordnung, ist. Es ist aber auch denkbar, das Verfahren bei ölisolierten Spulen, insbesondere bei ölisolierten Transformatoren, anzuwenden.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass der Stromunter schied zwischen dem durch eine der Spulen fließenden Strom und dem Mittelwert der durch die Spulen fließenden Ströme er mittelt wird mittels jeweils eines Stromwandlers, der in Rei he zu der jeweiligen Spule geschaltet ist, wobei die Sekun därwicklungen der Stromwandler in einer Reihenschaltung ange ordnet sind und die Reihenschaltung eine geschlossene Masche bildet. Jeder Spule ist also ein eigener Stromwandler zuge ordnet. Dieser Stromwandler ist im Strompfad der jeweiligen Spule angeordnet. Mittels dieser Stromwandler kann vorteil hafterweise der Stromunterschied messtechnisch erfasst werden (das heißt, dieser Stromunterschied muss nicht durch eine Lo gikschaltung oder ähnliches berechnet werden) . Dadurch kann die Überwachungseinheit relativ einfach und damit kostengüns tig aufgebaut werden. Dies ist insbesondere im Bereich der Hochspannungstechnik von Vorteil, wo sich die Überwachungs einheit auf Hochspannungspotential befindet und große Messge- nauigkeitsanforderungen daher vergleichsweise aufwändig und kostenintensiv sind.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass parallel zu den Se kundärwicklungen jeweils ein Widerstand (Messwiderstand) ge schaltet ist, wobei durch die an dem Widerstand auftretende Spannung ein Signal (Spannungssignal) gebildet wird, das den Stromunterschied der zugehörigen Spule (zum Mittelwert der Spulenströme) beschreibt. Dieses Signal kann vorteilhafter weise der Überwachungseinheit zugeführt werden. Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Überwachungs einheit mit elektrischer Energie versorgt wird, welche aus mindestens einem der durch die Spulen fließenden Ströme aus gekoppelt wird. Dadurch wird die Überwachungseinheit vorteil hafterweise mit elektrischer Energie versorgt, die aus der Anordnung mit den parallel geschalteten Spulen abgezweigt wird. Dadurch werden lange Energieversorgungsleitungen, wel che zu der Überwachungseinheit führen, vermieden. Dies ist insbesondere im Bereich der Hochspannungstechnik von Vorteil, wo derartige Energieversorgungsleitungen zu Isolationsproble men bzw. zu störenden Einkopplungen bei transienten Ereignis sen führen könnten.

Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass die Überwachungs einheit mit elektrischer Energie versorgt wird, welche aus mindestens einem der Stromwandler ausgekoppelt wird. Insbe sondere kann die elektrische Energie aus allen Stromwandlern ausgekoppelt werden. Dann wird der gesamte durch die Anord nung fließende Strom für die Energieversorgung der Überwa chungseinheit verwendet. Dann sind alle Stromwandler gleich mäßig bebürdet (belastet) und es wird die Symmetrie und somit das Messergebnis nicht beeinträchtigt. Die Stromwandler haben dann vorteilhafterweise eine Doppelfunktion: die Stromwandler dienen zum Messen und zur Energieversorgung der Überwachungs einheit (Energy Harvesting) .

Offenbart wird weiterhin eine Anordnung mit

- einer Mehrzahl von elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen,

- einer Messeinrichtung, die für die Spulen der Parallel schaltung jeweils den durch diese Spule fließenden Strom (II, 12, 13) oder jeweils den Stromunterschied zwischen dem durch diese Spule fließenden Strom und dem Mittelwert der durch die Spulen fließenden Ströme ermittelt, und

- einer den Spulen der Parallelschaltung zugeordnete (gemein same) Überwachungseinheit, die Signale (Sl, S2, S3) empfängt, die die ermittelten Ströme (II, 12, 13) oder die ermittelten Stromunterschiede beschreiben, und anhand der Ströme oder Stromunterschiede erkennt, wenn bei einer der Spulen ein Win dungsschluss auftritt.

Diese Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass

- die Überwachungseinheit so ausgestaltet ist, dass sie einen Mittelwert der Stromunterschiede der Spulen ermittelt,

- für die Spulen jeweils das Verhältnis aus dem Stromunter schied und dem Mittelwert der Stromunterschiede bildet,

- die zeitliche Änderung des Verhältnisses überwacht, und

- das Auftreten des Windungsschlusses bei der jeweiligen Spu le erkennt, wenn die zeitliche Änderung des Verhältnisses ei nen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Dadurch ist vorteilhafterweise die Überwachung der Anordnung unabhängig vom aktuellen Betriebsstrom der Spulen möglich.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass bei Erken nung des Auftretens eines Windungsschlusses bei einer der Spulen die Überwachungseinheit ein Überwachungssignal zu ei nem Überwachungsempfänger übermittelt.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Überwa chungseinheit das Überwachungssignal mittels eines drahtlosen Signals, insbesondere mittels eines Funksignals, und/oder mittels eines Lichtwellenleiters zu dem Überwachungsempfänger übermittelt .

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Anord nung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf weist, wobei beim Betrieb der Anordnung der zweite Anschluss zumindest zeitweise (insbesondere transient) ein größeres elektrisches Potential aufweist als der erste Anschluss, und wobei die Überwachungseinheit im Wesentlichen auf dem elekt rischen Potential des zweiten Anschlusses angeordnet ist.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der Über wachungsempfänger im Wesentlichen auf Erdpotential angeordnet ist . Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Anordnung mindestens 2, insbesondere mindestens 3, elektrisch in einer Parallelschaltung angeordnete Spulen aufweist.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Anord nung eine Spulenanordnung, insbesondere eine Luftspulenanord- nung oder eine Anordnung mit ölisolierten Spulen, ist.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Messein richtung für jede Spule einen Stromwandler aufweist, der in Reihe zu der jeweiligen Spule geschaltet ist, wobei die Se kundärwicklungen der Stromwandler in einer Reihenschaltung angeordnet sind und die Reihenschaltung eine geschlossene Ma sche bildet.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass parallel zu den Sekundärwicklungen jeweils ein Messwiderstand geschal tet ist, wobei die an dem Messwiderstand auftretende Spannung ein Signal (Spannungssignal) darstellt, das den Stromunter schied der zugehörigen Spule beschreibt.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Anordnung eine Energieversorgungseinrichtung aufweist, die elektrische Energie für die Versorgung der Überwachungseinheit aus min destens einem der durch die Spulen fließenden Ströme ausge koppelt .

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Ener gieversorgungseinrichtung die elektrische Energie für die Versorgung der Überwachungseinheit aus mindestens einem der Stromwandler ausgekoppelt.

Das beschriebene Verfahren und die beschriebenen 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 Anordnung mit drei elektrisch in einer Parallelschaltung angeordneten Spulen und einer Überwachungseinheit, und in

Figur 2 die Anordnung mit einem vorteilhaften Ausführungs beispiel einer Messeinrichtung zur Ermittlung von Stromunterschieden dargestellt .

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen An ordnung 1 dargestellt. Diese elektrische Anordnung 1 weist eine erste elektrische Spule LI, eine zweite elektrische Spu le L2 und eine dritte elektrische Spule L3 auf. Diese drei Spulen LI, L2 und L3 sind elektrisch in einer Parallelschal tung angeordnet. Jede der Spulen LI, L2 und L3 weist jeweils einen ersten Spulenanschluss und einen zweiten Spulenan schluss auf. Die ersten Spulenanschlüsse der drei Spulen sind mit einem ersten Anschluss 3 der Anordnung 1 elektrisch ver bunden. Die zweiten Spulenanschlüsse der drei Spulen sind mit einem zweiten Anschluss 6 der Anordnung 1 elektrisch verbun den. Von außen sind lediglich der erste Anschluss 3 und der zweite Anschluss 6 der Anordnung zugängig. Von außen betrach tet wirkt daher die Anordnung 1 wie eine Spule mit dem ersten Anschluss 3 und dem zweiten Anschluss 6.

Die Spulen LI, L2 und L3 können beispielsweise als konzentri sche hohlzylinderartige Spulen LI, L2 und L3 ausgestaltet sein. Dabei kann die erste Spule LI beispielsweise eine erste (innere) Lage der Anordnung bilden, die zweite Spule L2 eine zweite (mittlere) Lage und die dritte Spule L3 eine dritte (äußere) Lage. Die Lagen sind dann konzentrische hohlzylin derartige Lagen. Die Anordnung kann hohlzylinderartig sein, wobei die Rotationsachse der Anordnung senkrecht ausgerichtet sein kann. Durch diese Art der Aufstellung der Anordnung kann im Inneren der hohlzylinderartigen Anordnung erwärmte Luft aufsteigen, wodurch sich eine Luftkühlung ergibt. Der erste Anschluss 3 kann beispielsweise an einer der Kreisflächen (die auch als Tragstern bezeichnet wird) der hohlzylinderar tigen Anordnung angeordnet sein und der zweite Anschluss 6 an der anderen Kreisfläche (Tragstern) der Anordnung. Insbeson dere kann der erste Anschluss 3 an der unteren Kreisfläche (d. h. am unteren Rand) der hohlzylinderartigen Anordnung an geordnet sein und der zweite Anschluss 6 an der oberen Kreis fläche (d. h. am oberen Rand) der Anordnung.

Bei Betrieb der Anordnung fließt durch die erste Spule LI ein erster Strom II (erster Spulenstrom II) . Durch die zweite Spule L2 fließt ein zweiter Strom 12 (zweiter Spulenstrom 12) und durch die dritte Spule L3 fließt ein dritter Strom 13 (dritter Spulenstrom 13) . Die Summe der Ströme II, 12 und 13 bildet den Gesamtstrom der Anordnung, welcher über den ersten Anschluss 3 und den zweiten Anschluss 6 fließt.

Jeder der Spulen ist jeweils ein Stromzweig der Parallel schaltung zugeordnet. An dem Stromzweig der ersten Spule LI ist ein erster Stromsensor Ml angeordnet. Der erste Stromsen sor Ml ist also der ersten Spule zugeordnet. Der erste Strom sensor Ml misst den durch die erste Spule LI fließenden ers ten Strom II oder eine aus diesem Strom II abgeleitete Größe. Der erste Stromsensor Ml überträgt ein erstes Signal S1 an eine Überwachungseinheit 9. In gleicher Weise ist an dem Strompfad der zweiten Spule L2 ein zweiter Stromsensor M2 an geordnet und an dem Strompfad der dritten Spule L3 ein drit ter Stromsensor M3. Der zweite Stromsensor M2 sendet ein zweites Signal S2 an die Überwachungseinheit 9; der dritte Stromsensor M3 sendet ein drittes Signal S3 an die Überwa chungseinheit 9. Die Überwachungseinheit 9 wertet das erste Signal Sl, das zweite Signal S2 und das dritte Signal S3 aus und erkennt anhand der Signale Sl, S2 und S3, wenn bei einer der Spulen LI, L2 oder L3 ein Windungsschluss auftritt. Bei Erkennung eines solchen Auftretens eines Windungsschlus ses übermittelt die Überwachungseinheit 9 ein Überwachungs signal 11 an einen Überwachungsempfänger 12. Das Überwa chungssignal 11 kann mittels eines Funksignals 20 und/oder mittels eines Lichtwellenleiters 23 von der Überwachungsein heit 9 zu dem Überwachungsempfänger 12 übertragen werden. Vorteilhafterweise kann das Überwachungssignal 11 sowohl mit tels des Funksignals 20 als auch mittels des Lichtwellenlei ters 23 zu dem Überwachungsempfänger 12 übertragen werden. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise eine redundante Sig nalübertragung. Anstelle des Funksignals kann auch ein ande res drahtloses Signal (d. h. eine andere drahtlose Signal übertragungstechnik) verwendet werden.

Der Überwachungsempfänger 12 ist außerhalb der Anordnung 1 angeordnet. Der Überwachungsempfänger 12 ist im Wesentlichen auf Erdpotential 15 angeordnet. Die Anordnung 1 kann auf ei nem hohen elektrischen Potential angeordnet sein, beispiels weise auf einem Hochspannungspotential größer als 10 kV.

Der erste Stromsensor Ml, der zweite Stromsensor M2 und der dritte Stromsensor M3 bilden eine Messeinrichtung, welche für die drei Spulen LI, L2, L3 der Parallelschaltung jeweils ei nen Stromunterschied DIh zwischen dem durch diese Spule flie ßenden Strom II, 12 beziehungsweise 13 und einem Mittelwert Iav ermittelt. Der Mittelwert Iav ist der Mittelwert der durch die Spulen LI, L2 und L3 fließenden Ströme II, 12 und 13. Der Mittelwert kann auch als der durchschnittlich durch die Spulen LI, L2 und L3 fließende Strom Iav bezeichnet wer den. Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der Realisierung einer derartigen Messeinrichtung ist unten im Zusammenhang mit Figur 2 dargestellt. Die Signale Sl, S2 und S3 beschrei ben die jeweiligen Stromunterschiede DII, DI2 und DI3. Die Überwachungseinheit 9 wertet diese Stromunterschiede DIh aus und erkennt anhand der Stromunterschiede DIh, wenn bei einer der Spulen LI, L2 oder L3 ein Windungsschluss auftritt. Alternativ kann die Messeinrichtung mit den drei Stromsenso ren Ml, M2 und M3 auch lediglich die durch die Spulen flie ßenden Ströme II, 12 und 13 ermitteln. Die Signale Sl, S2 und S3 beschreiben dann die jeweiligen Ströme II, 12 und 13. Die Überwachungseinheit 9 ermittelt dann aus den Strömen 12, 12, 13 die Stromunterschiede DII, DI2, DI3. Mittels Auswertung dieser Stromunterschiede DIh wird dann festgestellt, wenn bei einer der Spulen LI, L2 oder L3 ein Windungsschluss auftritt.

Die Anordnung 1 ist eine Spulenanordnung. Insbesondere kann die Anordnung 1 eine Luftspulenanordnung sein. In diesem Fall weist die Anordnung eisenkernlose Spulen LI, L2 und L3 auf. Die Spulen LI, L2 und L3 können aber auch ölisolierten Spulen sein, beispielsweise ölisolierten Spulen eines Transforma tors. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung 1 auch nur zwei Spulen aufweisen (beispielsweise die erste Spule LI und die zweite Spule L2) . Alternativ kann die Anord nung 1 auch mehr als drei Spulen aufweisen. Beispielsweise können in der Parallelschaltung vier Spulen, fünf Spulen oder sogar mehr als fünf Spulen angeordnet und elektrisch parallel geschaltet sein.

Beim Betrieb der Anordnung weist der zweite Anschluss 6 ein größeres elektrisches Potential auf als der erste Anschluss 3. Die Überwachungseinheit 9 ist im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen auf dem elektrischen Potential des zweiten An schlusses 6 angeordnet. Dieses elektrische Potential ist zu mindest transient größer als das Erdpotential 15. Durch die Übertragung des Signals 11 mittels des drahtloser Übertra gungstechnik (zum Beispiel als Funksignal 20) und/oder mit tels des Lichtwellenleiters 23 ist eine ausreichende elektri sche Isolation zwischen der Überwachungseinheit 9 und dem Überwachungsempfänger 12 sichergestellt. Der erste Stromsen sor Ml, der zweite Stromsensor M2 und/oder der dritte Strom sensor M3 können vorzugsweise jeweils als ein Messwandler ausgestaltet sein. Der erste Stromsensor Ml, der zweite

Stromsensor M2 und/oder der dritte Stromsensor M3 können zum Beispiel jeweils als ein Stromwandler ausgestaltet sein (bei- spielsweise als ein handelsüblicher Kabelumbaustromwandler) . Die Stromwandler Ml, M2 und M3 können dabei vorteilhafterwei se bezüglich ihres Übersetzungsverhältnisses an die für die einzelnen Spulen jeweils erwarteten Ströme In angepasst sein. Das hat zur Folge, dass an jedem Stromwandler ungefähr gleichgroße Ausgangsgrößen (insbesondere gleichgroße Sekun därströme) auftreten.

Optional kann die Überwachungseinheit 9 mit elektrischer Energie versorgt werden, welche aus einem dieser Stromwandler Ml, M2 oder M3, aus der Gesamtheit der Stromwandler Ml, M2 und M3 oder auch aus einem separaten Stromwandler ausgekop pelt wird. Die Energieversorgung der Überwachungseinheit 9 kann also wahlweise über einen der drei Stromwandler Ml, M2 oder M3, über alle drei Stromwandler oder auch über einen se paraten Stromwandler erfolgen. Bei Verwendung eines separaten Stromwandlers könnte man vorteilhafterweise Messtechnik und Energieversorgung voneinander trennen (und jeweils eigene Stromwandler für Messung und für Energieversorgung einset- zen) . Dadurch lässt sich (insbesondere bei Hochspannungsan wendungen) die Überwachungseinheit einfach und kostengünstig mit elektrischer Energie versorgen. Insbesondere wird keine Energieversorgungsleitung vom Erdpotential zu der Überwa chungseinheit 9 benötigt, welche Isolationsprobleme verursa chen könnte. Es wird zum Beispiel lediglich eine (kurze) Energieversorgungsleitung von dem jeweiligen Stromwandler zu der Überwachungseinheit 9 benötigt. Eine solche Energiever sorgungsleitung 26 ist in Figur 1 mittels einer strichlierten Linie angedeutet; die Energieversorgungsleitung 26 ist eine Energieversorgungseinrichtung 26.

Die Überwachungseinheit 9 ist eine gemeinsame Überwachungs einheit 9 für sämtliche Spulen LI, L2 und L3 der Parallel schaltung. Diese Überwachungseinheit 9 ist vorteilhafterweise Bestandteil der Anordnung. Die Überwachungseinheit 9 ist me chanisch in die Anordnung integriert und kann daher ver gleichsweise nahe an den Stromsensoren Ml, M2 und M3 angeord- net sein. Dadurch werden Probleme durch Störsignale oder in duzierte Störspannungen vermieden.

Die Überwachungseinheit 9 kann unmittelbar an einer Tragan ordnung für die Spulen montiert sein (bei großen Luftdrosseln wird diese Traganordnung auch als Tragstern bezeichnet) . Zur magnetischen Abschirmung kann die Überwachungseinheit 9 bei spielsweise mit einer Ummantelung aus Aluminiumblech versehen sein. Die in dieser Ummantelung auftretenden Wirbelströme dienen der Abschirmung der Überwachungseinheit. Dadurch (und optional auch in Kombination mit einem in der Ummantelung in nen liegenden Transformatorblech) kann das Magnetfeld auf ein akzeptables Maß begrenzt werden. Weiter ist es vorteilhaft, eine Platine mit elektronischen Bauelementen der Überwa chungseinheit parallel zu den magnetischen Feldlinien auszu richten, d.h. parallel zur Spulenachse, damit keine induzier ten Ströme in den Leiterschleifen auf der Platine entstehen. Eine Anordnung der Stromsensoren und der Überwachungseinheit im unteren Teil der Anordnung (beispielsweise am unteren Tragstern) kann vorteilhaft sein, weil dort in der Regel eine niedrigere Betriebstemperatur vorliegt und damit die Überwa chungseinheit 9 von der strombedingten Erwärmung der Drossel entkoppelt ist. Alternativ kann auch eine Anordnung der Über wachungseinheit am oberen Ende der Anordnung (Tragstern) vor teilhaft sein, wenn neben den Spulenströmen auch die Tempera tur in der Nähe des Heißpunkts der Drossel gemessen werden soll .

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 dar gestellt, welche eine besonders vorteilhafte Messeinrichtung ME zum Ermitteln des Stromunterschieds DIh zwischen dem durch eine der Spulen LI, L2 oder L3 fließenden Strom II, 12 oder 13 und dem Mittelwert Iav der durch die Spulen LI, L2 und L3 fließenden Ströme II, 12 und 13 aufweist. Dabei ist der erste Stromsensor Ml als ein Stromwandler ausgestaltet. Dieser Stromwandler Ml weist eine erste Sekundärwicklung 205 auf. Diese erste Sekundärwicklung 205 ist über einen als senkrech ten Strich symbolisierten Eisenkern an den elektrischen Lei- ter angekoppelt, der den ersten Strom II der ersten Spule LI führt. Parallel zu dieser ersten Sekundärwicklung 205 ist ein erster ohmscher Widerstand 208 (erster Messwiderstand 208) geschaltet. Die an dem ersten Widerstand 208 auftretende Spannung bildet das erste Signal S1 (erstes Spannungssignal Sl), welches den Stromunterschied DI1 der zugehörigen Spule LI (zum Mittelwert der Spulenströme) beschreibt. Dieses erste Signal Sl wird zu der Überwachungseinheit 9 übertragen.

In gleicher Weise sind auch der zweite Stromsensor M2 und der dritte Stromsensor M3 jeweils als ein Stromwandler ausgestal tet. Dabei weist der zweite Stromwandler M2 eine zweite Se kundärwicklung 215 und einen zweiten Messwiderstand 218 auf. Der dritte Stromwandler M3 weist eine dritte Sekundärwicklung 225 und einen dritten Messwiderstand 228 auf. Die an dem zweiten Messwiderstand 215 auftretende Spannung bildet das zweite Signal S2; die an dem dritten Messwiderstand 225 auf tretende Spannung bildet das dritte Signal S3.

Die erste Sekundärwicklung 205 des ersten Stromwandlers, die zweite Sekundärwicklung 215 des zweiten Stromwandlers und die dritte Sekundärwicklung 225 des dritten Stromwandlers sind dabei in einer Reihenschaltung angeordnet, wobei diese Rei henschaltung eine geschlossene Masche bildet. Die erste Se kundärwicklung 205, die zweite Sekundärwicklung 215 und die dritte Sekundärwicklung 225 bilden also eine geschlossene Ma sche. In dieser geschlossenen Masche fließt ein Strom Iav*, welcher proportional ist zu dem Mittelwert Iav der durch die drei Spulen LI, L2 und L3 fließenden Ströme II, 12 und 13. Wenn durch eine der Spulen LI, L2 oder L3 ein Strom fließt, welcher sich von dem Mittelwert Iav unterscheidet, dann fließt durch den Messwiderstand des zugeordneten Stromwand lers ein zu diesem Stromunterschied proportionaler Strom. Da her tritt an dem Messwiderstand eine Spannung auf, welche proportional ist zu dem Stromunterschied DIh zwischen dem durch die jeweils zugeordnete Spule fließenden Strom In und dem Mittelwert Iav der durch die drei Spulen LI, L2 und L3 fließenden Ströme. Dabei gilt DI1 = II - Iav, DI2 = 12 Iav und DI3 = 13 - lav. Das erste Signal S1 ist also proportional zu dem Stromunterschied DI1 zwischen dem durch die erste Spu le LI fließenden Strom II und dem Mittelwert lav. Das erste Signal S1 beschreibt also den Stromunterschied DI1 der erste Spule LI. Für das zweite Signal S2 und das dritte Signal S3 gilt dies in sinngemäßer Weise.

Für den Mittelwert lav der durch die Spulen fließenden Ströme (d. h. für den durchschnittlich durch die Spulen fließenden Strom lav) gilt: lav

wobei x die Anzahl der Spulen der Parallelschaltung ist. Hier gilt

Die Stromunterschiede DIh werden also vorteilhafterweise da durch ermittelt, dass die Sekundärwicklungen der Stromwandler in einer geschlossenen Masche angeordnet sind, so dass durch alle Sekundärwicklungen der gleiche Strom lav fließt. Dadurch lassen sich die Stromunterschiede DIh besonders einfach er mitteln (auf analogem Wege) . Dies ist mit einfacher Messtech nik mit vergleichsweise niedrigen Genauigkeitsanforderungen möglich. Dadurch wird vermieden, dass in der Überwachungsein heit 9 die Stromunterschiede DIh auf rechnerischem Wege er mittelt werden müssen. Eine derartige rechneri

sche/rechentechnische Ermittlung der Stromunterschiede DIh würde in der Überwachungseinheit 9 einen höheren Aufwand ver ursachen und ggf. messtechnisch präzisere Technik verlangen. Aber natürlich ist auch diese Art der Ermittlung der Stromun terschiede DIh möglich (also zum Beispiel mittels einer Mes sung der durch die Spulen LI, L2 und L3 jeweils fließenden Ströme II, 12 und 13 und anschließende Berechnung der Strom unterschiede DIh) . Die Überwachungseinheit 9 empfängt das erste Signal Sl, das zweite Signal S2 und das dritte Signal S3. Damit liegen bei der Überwachungseinheit 9 Informationen vor über die aktuell auftretenden Stromunterschiede DII, DI2 und DI3 der Spulen LI, L2 und L3. Diese Stromunterschiede DIh werden nun in der Überwachungseinheit 9 wie folgt ausgewertet.

Zunächst wird ein Mittelwert hlav dieser Stromunterschiede DII, DI2 und DI3 ermittelt:

Alav =-V DIh

n=l wobei x die Anzahl der Spulen der Parallelschaltung ist. Im Ausführungsbeispiel gilt

All + D12 + D13

Älav =

Der Mittelwert Alav stellt also einen gemittelten Stromunter schied Alav dar. Danach wird für jede Spule das Verhältnis aus dem jeweiligen Stromunterschied DIh und dem Mittelwert Alav gebildet. Die zeitliche Änderung dieses Verhältnisses DIh/hIav wird daraufhin überwacht, ob die zeitliche Änderung einen vorbestimmten Schwellenwert SW überschreitet:

Wenn diese zeitliche Änderung des Verhältnisses DIh/hIav den Schwellwert SW überschreitet, dann wird erkannt, dass bei der jeweiligen Spule Ln ein Windungsschluss vorliegt. Daraufhin sendet die Überwachungseinheit 9 das Überwachungssignal 11 mit Daten über die betroffene Spule Ln zu dem Überwachungs empfänger 12. Das Überwachungssignal 11 überträgt Daten über die betroffene Spule Ln, beispielsweise eine Nummer oder Ken nung (ID) der von dem Windungsschluss betroffenen Spule Ln. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass das Verhältnis Aln/AIav auf das Auftreten einer den Schwellenwert SW überschreitenden zeitlichen Änderung (d.h. auf das Auftreten einer großen zeitlichen Änderung) hin überwacht wird. Durch Nutzung dieses Verhältnisses sind die Stromunterschiede DIh auf den Mittel wert Alav der Stromunterschiede aller Spulen bezogen. Dadurch führt selbst ein kleiner Stromunterschied bei dem durch die Spule Ln fließenden Strom In zu einer deutlichen Veränderung des Verhältnisses Aln/AIav. Diese Änderung des Verhältnisses Aln/AIav ist dabei insbesondere so groß, dass sie sich deut lich vom Rauschen, von Temperaturdrift in Spulenströmen (La genströmen) , von Genauigkeitsdrift der verwendeten Messtech nik und/oder von eingekoppelten Störsignalen unterscheidet. Somit ist eine sichere und zuverlässige Erkennung eines Win dungsschlusses der Spule Ln möglich.

Es wurde ein Verfahren zum Überwachen einer elektrischen An ordnung sowie eine elektrische Anordnung angegeben, bei denen auch ein Windungsschluss nur einer einzigen Windung in einer der Spulen sicher und zuverlässig erkannt werden kann. Ein Windungsschluss wird auch als Windungskurzschluss bezeichnet. Es kann also eine Kurzschlussüberwachung für die Anordnung realisiert werden, insbesondere eine Kurzschlussüberwachung für eine Drossel mit mindestens zwei Spulen (mindestens zwei Lagen) . Dabei können die einzelnen Spulen als zylinderförmige Spulen ausgestaltet sein, welche jeweils eine konzentrische Lage der Anordnung bilden.

Das beschriebene Verfahren realisiert eine sogenannte Lupen funktion durch Anwendung einer differentiellen Messung. Da durch entfällt der Einfluss der der absoluten Größe der Spu lenströme II, 12 beziehungsweise 13.

Bei dem Verfahren und bei der Anordnung ist besonders vor teilhaft, dass sogar ein einzelner Windungsschluss in einer der Spulen unmittelbar mit seiner Entstehung erkannt wird und nicht erst indirekt, wenn die Anordnung überhitzt und dadurch Brandanzeichen wie Rauch oder Hitze auftreten.

Jeder Spule ist ein eigener Stromsensor zugeordnet, welcher an den Strompfad der Spule angekoppelt ist. Entsprechend dem erwarteten Strom der jeweiligen Spule wird das Übersetzungs verhältnis des Stromsensors (beispielsweise eines Stromwand lers) grob angepasst, um einheitliche Sekundärströme des Stromwandlers zu erhalten. Die Sekundärwicklungen der Strom wandler sind in Reihe geschaltet, wobei die Reihenschaltung zu einer geschlossenen Masche verbunden sind. In dieser Ma sche stellt sich ein mittlerer Strom ein, welcher den mittle ren Strom Iav der durch die Spulen LI, L2 und L3 fließenden Spulenströme beschreibt. Dabei ist jede Sekundärwicklung mit einem parallel geschalteten ohmschen Widerstand (Messwider stand) versehen, um für jede Spule jeweils den Stromunter schied DIh zu ermitteln. Dabei kann der Widerstandswert des Messwiderstands ebenfalls so an die unterschiedlichen Spulen ströme II, 12 bzw. 13 angepasst sein, dass beim Betrieb der Anordnung in etwa gleichgroße Spannungen an den Messwider ständen der einzelnen Stromwandler auftreten. So erreicht man eine einheitliche Bewertung (Skalierung) der drei parallel geschalteten Ströme.

Die Überwachungseinheit wertet ausschließlich die Stromunter schiede DIh aus. Die absolute Größe der durch die Spulen fließenden Ströme II, 12 und 13 und die absolute Größe des Mittelwerts Iav sind dadurch sozusagen ausgeblendet. Im prak tischen Betrieb werden sich in der Regel geringe dauerhafte Abweichungen zwischen den einzelnen Stromunterschieden DIh auch im Normalbetrieb einstellen, d. h. bei Nichtvorliegen eines Windungsschlusses.

Beispielsweise kann es sein, dass der erste Stromunterschied DI1 dauerhaft eine Abweichung von 4 % aufweist vom Mittelwert der Abweichungen hlav, d.h. hll/hlav = 1,04. Entsteht nun in der ersten Spule LI ein Windungsschluss (Kurzschluss) , so än dert sich der erste Strom II nur um einen sehr geringen pro- zentualen Anteil, beispielsweise um 2 %. Diese absolute Ände rung wäre messtechnisch nur schwer zu ermitteln. Jedoch ver ändert sich durch diesen Windungsschluss das Verhältnis AIl/AIav deutlich: Der erste Stromunterschied DI1 ändert sich auch um etwa 2 %. Es tritt also eine plötzliche Änderung des Verhältnisses AIl/AIav von 4 % auf ca. 6 % auf; dies ent spricht einer Änderung von 50 % in der Größe des Ausgangssig nals. Diese plötzliche Änderung von 50 % des Verhältnisses AIl/AIav lässt sich auch in einer rauen Industrieumgebung si cher und zuverlässig erkennen, so dass damit das Auftreten des Windungsschlusses sicher und zuverlässig erkannt wird.

Die zeitliche Änderung des Verhältnisses AIl/AIav überschrei tet also den vorbestimmten Schwellenwert SW, so dass damit das Auftreten des Windungsschlusses bei der Spule LI erkannt ist .

Die Überwachungseinheit kann insbesondere folgende Einheiten aufweisen: Eine Messeinheit mit potentialfreien Eingängen, eine Auswerteeinheit mit einer Logik wie oben beschrieben, eine Funkdatenübertragungseinheit und eine Energieversor gungseinheit. Die Überwachungseinheit kann auch als ein Sen sorknoten bezeichnet werden, insbesondere als ein Sensorkno ten mit einer Logikeinheit. Die Energieversorgungseinheit kann insbesondere einen Gleichrichter und einen Spannungssta bilisator aufweisen.

Die zur Übertragung der Signale verwendeten Signalkabel kön nen vorzugsweise als Triaxialkabel ausgeführt sein. Diese Signalkabel können entlang einer Äquipotentialfläche der An ordnung geführt werden, also beispielsweise entlang einer Traganordnung für die einzelnen Spulen. Die beiden Schirme der Triaxialkabel können dabei einseitig oder beidseitig auf das elektrische Potential der Traganordnung gelegt sein (d. h. mit diesen verbunden sein) , um elektrische und magnetische Felder abzuschirmen. Da die Signalkabel in einem elektromag netisch stark belasteten Umfeld (zum Beispiel in einem Dros selfeld) verlegt sind, kann es vorteilhaft sein, anstelle der genannten Spannungssignale (Messwiderstands-Spannungen) Stromsignale (Differenzströme) zu verwenden. In diesem Fall kann die Überwachungseinheit 9 potentialgetrennte Stromein gänge aufweisen.