Absolute elektronische Isolationsgasdichtemessung basierend auf dem Schwingquarzprinzip
Safe and without interruption with Trafag density monitors
Ab Mitte der 90er Jahre führte Trafag Gasdichtesensoren ein. Sie sind die erste Wahl, wenn kontinuierliche und langfristige, driftfreie Messung und Datenerfassung der Isolationsgasdichte erforderlich sind. Die Beaufschlagung eines Schwingquarzes mit Gasen unterschiedlicher Dichte führt zu einer Verschiebung und Dämpfung der Resonanzfrequenz. Die Gasdichten von SF6 als auch jene von Alternativgasen können somit direkt und elektronisch auswertbar gemessen werden.
Die Betriebszuverlässigkeit und Betriebssicherheit von gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen ist nur gewährleistet, wenn die geforderte Gasdichte in den Druckräumen eingehalten wird. Eine Leckage würde die Sicherheit der Schaltanlage gefährden und gleichzeitig gegen Umweltgesetze verstossen. Insbesondere SF6 ist ein starkes Treibhausgas und darf daher nicht in die Umwelt gelangen. Strenge Vorschriften bezüglich SF6-Emissionen (z. B. F-Gas 517/2014) müssen eingehalten werden und schreiben eine permanente Überwachung des Druckraums vor.
Gasdichtesensoren ermitteln den aktuellen Status und leiten die Messwerte an ein Kontrollsystem weiter. Diese Echtzeitdaten ermöglichen die Analyse der Betriebsverfügbarkeit der Anlage und geben Kennwerte für die vorrausschauende Wartung. Die kontinuierliche Dichtemessung ergänzt somit die reine Überwachung der Sicherheitsschaltpunkte. Neben der Messung der SF6-Gasdichte können auch die Dichten kommerzieller alternativer Isolationsgase wie Greentric, EconiQ, Clean Air, g3 als auch CF4, N2 und CO2 überwacht werden.
Warum eine kontinuierliche Messung der Isoliergasdichte?
Die kontinuierliche Gasdichtemessung liefert wichtige Trendinformationen über mögliche Isolationsgasverluste oder unerwünschte Betriebszustände und ermöglicht so die Ermittlung vorbeugender Instandhaltungsmassnahmen.
Die kontinuierliche Isolationsgasdichtemessung liefert wertvolle Zusatzinformationen zur Zustandsbestimmung der Schaltanlage. Schaltkontakte hingegen schützen bei Erreichen definierter Alarmwerte und sind somit sicherheitsrelevante Bauteile.
Wie funktioniert die kontinuierliche Gasdichtemessung nach dem Schwingquarzprinzip?
Der Dichtesensor wird über einen optional wählbaren Prozessanschluss (b) an den mit Isolationsgas gefüllten Druckraum (a) montiert. Somit ist die Dichte im Druckraum und in der Sensormesskammer (c) im Gleichgewicht.
Trafag-Dichtesensoren basieren auf dem Vergleich der konstanten Resonanzfrequenz eines Schwingquarzes im Vakuum (d) mit der Resonanzfrequenz eines identischen Quarzes, der von Isolationsgas umgeben ist (e). Gase unterschiedlicher Dichte beeinflussen die voreingestellte Resonanzfrequenz des vom Isolationsgas umgebenen Schwingquarzes.
Die Reaktionszeit für die Erkennung von Dichteänderungen beträgt weniger als 10ms. Die Verschiebung der Resonanzfrequenz ist proportional zur Dichte des zu messenden Isolationsgases und wird von der Elektronik (f) ausgewertet. Das Messsignal wird über wählbare elektrische Ausgangsanschlüsse (g) bereitgestellt. Optional wird ein analoges Stromausgangssignal angeboten.
Legende Funktionsprinzip
| a Zu messender Druckraum (z. B. gefüllt mit Isolationsgas SF6) b Prozessgasanschluss (Variante) c Messkammer im direkten Ausgleich mit dem Isolationsgasdruckraum d Schwingquarz unter Vakuum |
e Schwingquarz umgeben mit Isolationsgas f Signalverarbeitungseinheit mit integriertem digitalen Temperatursensor g Signalausgangsstecker (Variante) h Integrierter Prozessgasfilter |
Welche Messsignale werden für die kontinuierliche Überwachung der Gasdichte verwendet?
Das Messsignal ist proportional zur Dichte. Dies macht das Messprinzip ideal für die Messung von SF6, Mischgasen und allen Alternativgasen bis hin zu trockener Druckluft.
Das Stromausgangssignal hat eine Auflösung von 6.5 ... 20mA. Trafag bietet Umrechnungsformeln für die Gasdichte und den standardisierten Gasdruck bei 20°C für SF6 und alternative Isolationsgase an.
Beispiel Diagramm: Stromausgangssignal bei SF6 Gasdichte
Andererseits kann das Signal über einen Modbus/RS485-Digitalausgang übertragen werden. Die Auswerteelektronik ist zusätzlich mit einem Temperatursensor ausgestattet. Die Temperatur kann über den Modbus-Ausgang ausgelesen werden.
Das offen verfügbare Modbus-Protokoll dient für die digitale Datenübertragung zwischen elektronischen Geräten über RS485-Leitungen. Es handelt sich um ein Client-Server-Protokoll. In einem Standard-Modbus-Netzwerk gibt es einen Client und bis zu 64 Server (Sensoren), jeder mit einer eindeutigen Serveradresse.
Gasdichtsensoren
Elektronische Absolutmessung der Gasdichte von SF6 / alternativen Isolationsgasen mit patentiertem Schwingquarzprinzip
Der Gasdichtesensor basiert auf einer Schwingquarzpaarung, um die Gasdichte direkt elektronisch zu messen – eine einzigartige, von Trafag patentierte Technologie. Mit der Bereitstellung kontinuierlicher Ausgangssignale (analog oder digital) eröffnet Trafag neue Wege für die Energieverteilungsbranche. Umfassende Dichtetrendanalysen von Druckkammern sind dadurch einfach zu implementieren. Modernste Produktionsanlagen unter Reinraumbedingungen und streng überwachte Produktionsprozesse stellen sicher, dass Trafag-Produkte höchsten Qualitätsansprüchen genügen.
- Typ 8774 mit Stromschnittstellen oder Pulsweitenmodulationsausgang
- Typ 8775 mit digitalem RS485/Modbus Ausgang
Hybride Gasdichtemonitore
Mechanische Überwachung in Kombination mit elektronischer Absolutmessung der Gasdichte von SF6 / alternativen Isolationsgasen
Der Hybrid-Gasdichtemonitor vereint die Vorteile des mechanischen Monitors und des elektronischen Gasdichtesensors in einem kompakten Multifunktionsgerät. Mit seinem kontinuierlichen Messausgang ist er ideal für den Einsatz in Gasmanagement und Trendsystemen, verfügt aber auch über eine lokale Gasdruckanzeige und robuste Schaltpunktalarmkontakte.
- Typ 878x mit Stromschnittstellenausgang
- Typ 879x mit digitalem RS485/Modbus Ausgang
