Schaltanlagentemperatürmessung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanlage für Mit telspannungen und/oder Hochspannungen mit einer Temperatur messung und ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltanlage mit einer Temperaturmessung.

Im Stand der Technik sind Temperaturmessungen in Schaltanla gen Schaltanlage für Mittelspannungen und/oder Hochspannungen an Stromanschlüssen bekannt, die auf einer berührungslosen Infrarottemperaturmessung oder berührenden Messung mit Funk sensoren beruhen. Ein Messung mit über Kabel angebundene Tem peraturmessung mittels kabelgebundener Temperatursensoren ist an Stromführenden Bauteilen nicht möglich, da an Stroman schlüssen Spannungen über 1000 V anliegen und so die gefor derten Isolationswiderstände nicht eingehalten werden können. Die einfache Nutzung von berührungslosen Infrarotthermometern scheidet in der Regel aus, da die zu untersuchenden Stroman schlüsse, nicht so verbaut sind, dass diese optisch jederzeit für eine Infrarottemperaturmessung zugänglich sind. Funksen soren sind nur schwerlich platzierbar und auch nur sehr auf wändig austauschbar, so dass eine Temperaturmessung an Strom anschlüssen einer installierten Anlage nicht stattfindet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben und eine kostengünstige, zuver lässige und einfach zu installierende Temperaturmessung be reitzustellen.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch 1 und die von diesem abhängigen Ansprüche gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Schaltanlage mit einem Schalter für Mittelspannungen und/oder Hochspannun gen, wobei der Schalter über eine erste elektrische Verbin- düng an einer ersten Seite des Schalters und eine zweite elektrische Verbindung an einer zweiten Seite des Schalters verfügt, wobei über die erste elektrische Verbindung eine Mittelspannung oder Hochspannung dem Schalter zugeführt wird und über die zweite elektrische Verbindung eine Mittelspan nung oder Hochspannung von dem Schalter weggeführt wird, oder umgekehrt, und einer Temperaturmesseinheit, wobei die Tempe raturmesseinheit einen Temperaturmesskopf, ein Temperatu rübertragungselement, ein Temperaturübertragungsmedium, ein Temperaturwandlungselement und einen Temperatursignalisierer aufweist, wobei:

• an der ersten elektrischen Verbindung oder an der zweiten elektrischen Verbindung der Temperaturmesskopf angeordnet ist,

• sich an den Temperaturmesskopf das Temperaturübertra

gungselement anschließt, wobei der Temperaturmesskopf derart wärmeleitend ausgestaltet ist, dass er eine erste Temperatur der ersten elektrischen Verbindung oder der zweiten elektrischen Verbindung annimmt oder sich dieser ersten Temperatur annähert und der Temperaturmesskopf ausgestaltet ist die erste Temperatur derart auf das in dem Temperaturübertragungselement angeordnete Temperatu rübertragungsmedium zu übertragen, dass es ein für die erste Temperatur charakteristisches Volumen, und damit eine charakteristische Länge, annimmt, wobei das Tempera turübertragungselement und das Temperaturübertragungsme dium elektrisch isolierend ausgeführt sind und das Tempe raturübertragungselement und das Temperaturübertragungs medium unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen,

• das charakteristische Volumen des Temperaturübertragungs mediums auf das Temperaturwandlungselement derart wirkt, dass das Temperaturwandlungselement ein Temperatursignal erzeugt, dass von dem Temperatursignalisierer angezeigt, signalisiert und/oder gespeichert wird. Bevorzugt wird, dass das Temperaturübertragungselement einen im Vergleich zum Wärmeausdehnungskoeffizienten des Temperatu rübertragungsmedium vernachlässigbar kleinen Wärmeausdeh nungskoeffizienten aufweist.

Auch wird bevorzugt, dass das Temperaturwandlungselement eine Druckdose und/oder einen Piezoschalter und/oder einen Druck sensor und/oder Wegaufnehmer beinhalten.

Weiter wird bevorzugt, dass der Temperatursignalisierer eine analoge Temperaturanzeige und/oder eine digitale Temperatur anzeige aufweist.

Bevorzugt wird auch, dass der Temperatursignalisierer eine digitale Temperaturanzeige aufweist und dass der Temperatur signalisierer das Temperatursignal verarbeitet oder unverar beitet an eine Speichereinheit und/oder eine Kommunikations einheit weiterleitet.

Auch wird bevorzugt, dass die Kommunikationseinheit ausge staltet ist das verarbeitete oder unverarbeitete Temperatur signal an eine oder mehrere zentrale oder verteilte Rechner weiterzuleiten. Insbesondere wird bevorzugt, dass das verar beitete oder unverarbeitete Temperatursignal in einer Cloud- Anwendung gespeichert und weiter verarbeitet wird. Weiter wird insbesondere bevorzugt, dass die Cloud-Anwendung basie rend auf dem verarbeiteten oder unverarbeiteten Temperatur signal einer oder mehrerer Schaltanlagen, insbesondere mehre rer nicht miteinander kommunizierender Schaltanlagen, einen Zustand der Schaltanlage, insbesondere einen Wartungszustand oder Belastungszustand, bestimmt und bei Überschreitung von einem oder mehr Schwellwerten ein Warnsignal oder ein Steuer signal gesendet wird, insbesondere ein Warnsignal an eine Leitstelle und/oder ein Steuersignal an eine Leitstelle und/oder an die betreffende Schaltanlage mit der Schwellwert überschreitung . Weiter wird bevorzugt, dass der Schalter in der Schaltanlage in Form eines Vakuumschalters ausgebildet ist.

Bevorzugt wird auch, dass der Schalter in Form eines herme tisch abgeschlossenen gasisolierten Schalters in einer gas isolierten Schaltanlage ausgebildet ist, sich der Temperatur messkopf in einem mit einem Isoliergas befüllten Gasbehälter befindet und das Temperaturübertragungselement mit dem Tempe raturübertragungsmedium durch ein Durchführung aus dem Gasbe hälter herausgeführt wird, wobei das Temperaturübertragungs element mit dem Temperaturübertragungsmedium gasdicht in der Durchführung angeordnet ist.

Auch wird bevorzugt, dass das Temperaturübertragungselement mit dem Temperaturübertragungsmedium derart in der Durchfüh rung angeordnet ist, dass eine Übertragung von mechanischen Spannungen von der Durchführung auf das Temperaturübertra gungselement mit dem Temperaturübertragungsmedium minimiert sind .

Weiter wird bevorzugt, dass Temperaturübertragungselement mit dem Temperaturübertragungsmedium eine Metalllippe, bevorzugt eine gebogene oder gewellte Metalllippe aufweist, die eine Übertragung von mechanischen Spannungen von der Durchführung auf das Temperaturübertragungselement mit dem Temperaturüber tragungsmedium minimiert.

Bevorzugt wird auch, dass der eine oder die mehreren zentra len oder verteilten Rechner das verarbeitete oder unverarbei tete Temperatursignal auf ein Temperaturkriterium hin analy sieren und bei Überschreiten eines festen oder variablen Schwellwertes für das Temperaturkriterium ein Warnsignal an eine Leitwarte abgeben und/oder bei Überschreiten eines wei teren festen oder variablen Schwellwertes für das Temperatur kriterium ein Abschalten der Schaltanlage initiieren. Insbe sondere wird bevorzugt, dass das verarbeitete oder unverar beitete Temperatursignal in einer Cloud-Anwendung gespeichert und weiter verarbeitet wird. Weiter wird insbesondere bevor zugt, dass die Cloud-Anwendung basierend auf den verarbeite ten oder unverarbeiteten Temperatursignal einer oder mehrerer Schaltanlagen, insbesondere mehrerer nicht miteinander kommu nizierender Schaltanlagen, eine Zustand der Schaltanlage, insbesondere einen Wartungszustand oder Belastungszustand, bestimmt und bei Überschreitung von einem oder mehr Schwell werten ein Warnsignal oder ein Steuersignal gesendet wird, insbesondere ein Warnsignal an eine Leitstelle und/oder ein Steuersignal an eine Leitstelle und/oder die betreffende Schaltanlage mit der Schwellwertüberschreitung.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand von Figu ren erläutert.

Figur 1: Schematische Darstellung einer Frontansicht einer erfindungsgemäßen Schaltanlage;

Figur 2: Schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schaltanlage mit partiellem Auf riss im Bereich eines Vakuumschalters;

Figur 3 : Schematische Darstellung einer Temperaturmessein heit für eine erfindungsgemäße Schaltanlage;

Figur 4: Schematische Darstellung eines einfahrbaren Schal ters mit einer Temperaturmesseinheit für eine er findungsgemäße Schaltanlage.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer

Frontansicht einer erfindungsgemäßen Schaltanlage 1.

Die erfindungsgemäße Schaltanlage 1 besteht hier beispielhaft aus drei Leistungsschalteinheiten, die über einen gemeinsamen Druckentlastungskanal 8 verfügen. Jede der drei Leistungs- schalteinheiten verfügt über eine Tür 3 vor einem Abteil mit einem Vakuumschalter 5 für Mittelspannungen und/oder Hoch spannungen. Alternativ, aber hier nicht gezeigt, kann es sich anstelle der Vakuumschalter auch um einen gasisolierten

Schalter handeln. Oberhalb des Abteils für den Vakuumschalter 5 ist ein Niederspannungsabteil 2 angeordnet. In der Tür 3 ist hier beispielhaft eine Ausnehmung vorgesehen, durch die auf Bedienelemente des Vakuumschalters 5 zugegriffen werden kann. In oder an der Tür 3 ist auch ein Temperatursignalisie- rer 80, insbesondere kann dieser am Vakuumschalter 5 befes tigt sein und durch eine zweite Ausnehmung oder ein Fenster durch die Tür sichtbar gemacht sein. Ebenfalls an, hinter o- der in der Tür 3 kann optional eine Speichereinheit 90 und/oder eine Kommunikationseinheit 95 angeordnet sein. Al ternativ können eine Speichereinheit 90 und/oder eine Kommu nikationseinheit 95 auch an anderen Orten der Schaltanlage angeordnet sein und Draht gebunden und/oder drahtlos mit ei ner hier nur andeutungsweise und nicht bezeichnet dargestell ten Temperaturmesseinheit 30 verbunden sein.

Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Seiten ansicht einer erfindungsgemäßen Schaltanlage 1 mit partiellem Aufriss im Bereich eines Vakuumschalters 5 mit Vakuumschalt röhre 9. Bevorzugt wird dabei, dass die Schaltanlage 1 einpo lig oder dreipolig ausgeführt ist und jeweils eine oder mehr Vakuumschaltröhren 9 einem Pol zugeordnet sind. Wie in der Figur 1 gezeigt, ist auch in der Figur 2 der gemeinsame Dru ckentlastungskanal 8, das Niederspannungsabteil 2 und die Tür 3 dargestellt.

Im Bereich des Vakuumschalters 5 wurde ein Teil der Seiten verkleidung entfernt, um einen Blick auf den Vakuumschalters 5 mit der Temperaturmesseinheit 30 zu ermöglichen.

Die Temperaturmesseinheit 30 verfügt über einen Temperatur messkopf 40, ein Temperaturübertragungselement 50, mit einem in Figur 3 gezeigten Temperaturübertragungsmedium 60, einem Temperaturwandlungselement 70 und einem, hier durch die Tür 3 geführten, Temperatursignalisierer 80. Der Temperaturmesskopf 40 ist in diesem Bespiel an einer ersten elektrischen Verbin dung 10 auf einer ersten Seite 6 des Vakuumschalters 5 ange ordnet. Alternativ kann der Temperaturmesskopf 40 auch an ei- ner zweiten Seite 7 an einer zweiten elektrischen Verbindung 20 angeordnet sein. Der Temperaturmesskopf 40 ist über das Temperaturübertragungselement 50 mit dem Temperaturwandlungs element 70 verbunden. Das Temperaturwandlungselement 70 ist wiederum an den Temperatursignalisierer 80 angeschlossen.

Der Vakuumschalter 5 ist in dem gezeigten Beispiel auf einer ausfahrbaren Plattform in der Schaltanlage 1 angeordnet und weist Kontakttulpen auf. Alternativ kann der Vakuumschalter 5 auch fest in der Schaltanlage 1 montiert sein.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Temperatur messeinheit 30 für eine erfindungsgemäße Schaltanlage 1, bei spielsweise aus den Figuren 1 und 2. Die Temperaturmessein heit 30 weist einen Temperaturmesskopf 40, der hier optional mit zwei Temperaturmesskopfbefestigungsmitteln 41 an dem Messort befestigt werden kann. Die Temperaturmesskopfbefesti gungsmitteln 41 können beispielsweise Öffnungen für Schrau ben, Schrauben, Manschetten oder Klemmführungen sein. Der Temperaturmesskopf 40 ist so gestaltet, dass er ein Tempera tur an einem Messort annehmen und an ein Temperaturübertra gungsmedium 60 weiterleiten kann, wobei sich das Temperatu rübertragungsmedium 60 in einem Temperaturübertragungselement 50 angeordnet ist. Bevorzugt weisen das Temperaturübertra gungsmedium 60 und das Temperaturübertragungselement 50 un terschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, so dass ein Erwärmen oder Abkühlen des Temperaturübertragungsmediums 60 und des Temperaturübertragungselements 50 zu einer unter schiedlichen Volumenausdehnung, und damit zu einer unter schiedlichen Längenausdehnung, von dem Temperaturübertra gungsmedium 60 und dem Temperaturübertragungselement 50 kommt. Durch die unterschiedliche Volumenausdehnung, und da mit unterschiedliche Längenausdehnung, von Temperaturübertra gungsmedium 60 und Temperaturübertragungselement 50 verändert sich der Druck auf das Temperaturwandlungselement 70, das die registrierte Druckänderung entweder mechanisch, hydraulisch, magnetisch oder elektrisch an den, hier analog dargestellten, Temperatursignalisierer 80 weitergibt. Um die Anforderungen zur Sicherheit von Schaltanlagen gewährleisten zu können, ist das Temperaturübertragungsmedium 60 und das Temperaturüber tragungselement 50 elektrisch nicht leitend ausgeführt. Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines ein fahrbaren, dreipoligen Vakuumschalters 5 mit einer Tempera turmesseinheit 30 für eine erfindungsgemäße Schaltanlage 1. Der Temperaturmesskopf 40 ist in diesem Bespiel an einer zweiten elektrischen Verbindung 20 auf einer zweiten Seite 7 des Vakuumschalters 5 angeordnet und nur beispielhaft an ei nem Pol des Vakuumschalters 5 dargestellt. Der gestrichelt umrahmte Bereich erlaubt einen Einblick durch die Verschalung auf das Wärmeabführungsmittel 45 mit Temperaturmesskopf 40 und dem Temperaturübertragungselement 50.

Alternativ kann der Temperaturmesskopf 40 auch an einer ers ten Seite 6 an einer ersten elektrischen Verbindung 10 ange ordnet sein. Als weitere Alternative ist auch ein Temperatur messkopf 40 an einer Einfahrtulpe gezeigt, dieses Mal ohne ein Temperaturübertragungselement 50.

Bezugszeichenliste

1 Schaltanlage;

2 Niederspannungsabteil;

3 Tür vor einem Vakuumschalter für Mittelspannungen

und/oder Hochspannungen;

5 Schalter für Mittelspannungen und/oder Hochspannungen;

6 erste Seite des Schalters (5) ;

7 zweite Seite des Schalters (5) ;

8 Druckentlastungskanal;

9 Vakuumschaltröhre;

10 erste elektrische Verbindung;

20 zweite elektrische Verbindung;

30 Temperaturmesseinheit;

40 Temperaturmesskopf;

41 Temperaturmessköpfbefestigungsmittein;

45 Wärmeabführungsmittel;

50 Temperaturübertragungselement ;

60 Temperaturübertragungsmedium;

70 Temperaturwandlungselement;

80 Temperatursignalisierer;

90 Speichereinheit;

95 Kommunikationseinheit.