带有老化确定单元的避雷器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种带有老化确定单元（1）的避雷器装置，包括避雷器（VAR）和老化确定单元（1），所述老化确定单元（1）具有检测所述避雷器（VAR）热状态的第一温度测量单元（S1），所述老化确定单元（1）还具有存储单元（MEM）和评估单元（CPU），所述存储单元（MEM）存储有与避雷器类型相对应的能量输入与温度特性关系的老化数据，所述第一温度测量单元（S1）测量所述避雷器（VAR）与能量输入相对应的温度特性，所述评估单元（CPU）根据测得的与能量输入相对应的温度特性获取相关的老化数据，进而确定所述避雷器（VAR）的老化程度。

【技术实现步骤摘要】
带有老化确定单元的避雷器装置
本专利技术涉及一种带有老化确定单元的避雷器装置。
技术介绍
过压保护设备被用于电气工程的许多领域，以保护系统或设备免受过压事件的影响。这些过压保护设备通常与要保护的系统/设备并联连接。但是，在此指出的是，这些过压保护设备要经受老化过程。老化的一个重要因素是过压事件的导出本身给出。因此，应不时检查过压保护设备的功能/性能。在许多区域，安装后不再容易触及过压保护设备。在这一点上，应提及在离岸风力涡轮机中使用过压保护设备或在控制柜中使用过压保护设备。测试通常很耗时，并且至少会暂时导致失去保护。因此，在过去，一直寻求解决该缺点的解决方案。由现有技术，例如DE112010004351T5已知提供一种监控装置，其可以检测相对于阈值电压的电压，其中能够评估阈值电压的数量和频率以及超过阈值电压的其他特征。DE102015014468A1公开了一种多级协作式过压避雷器电路，其在横向分支中具有至少一个粗略保护，在纵向和横向路径中具有一个精细保护。监视设备分配给两个保护元件。借助于电流值和特征曲线数据确定损坏。由DE102010038208A1已知一种过压保护装置。通过温度可变电阻器监视过压保护设备的温度。然而，所有提到的现有技术电路的共同点在于，仅不完整地检测实际损坏行为，使得不能清楚地给出所测得的电信号与对避雷器的实际损坏之间的明确依存关系，并且必须计划安全余量以免给用户带来虚假的安全感。上述电路假定放电事件以较大的时间间隔实现，因此这些事件可以近似地解释为单个事件。但是，如果事件连续发生，则该假设不再成立。
技术实现思路
以上述为出发点，本专利技术的目的是提供一种关于老化的确定的改进，以便能够更好地预测剩余使用寿命。该目的通过根据权利要求1的具有老化确定单元的避雷器装置来实现。其他有利的实施方式形成了从属权利要求、附图和说明书的主题。附图说明下面参考附图更详细地解释本专利技术。示出的图是：图1是在0℃的环境温度下避雷器针对不同放电事件的示例性温度曲线；图2是在20℃的环境温度下避雷器针对不同放电事件的示例性温度曲线；图3是在80℃的环境温度下避雷器针对不同放电事件的示例性温度曲线；图4是针对引入热能的示例性降级综合特性曲线；图5示出了根据本专利技术的设计方案的具有老化确定单元的避雷器装置结构。参考标号列表1老化确定单元VAR避雷器S1第一温度测量单元MEM存储装置CPU评估单元DIS本地显示器I/O接口S2第二温度测量单元S3湿度测量单元PE帕尔贴元件。具体实施方式下面将参考图1-4更详细地说明本专利技术。应当注意，实施例描述了不同的方面，可以单独或组合使用。也就是说，除非明确显示为纯替代，否则任何方面均可与本专利技术的不同实施例一起使用。此外，为了简单起见，下面通常仅引用一个实体。除非明确指出，否则本专利技术也可以具有多个相关实体。在这方面，词语“一”、“一个”和“一种”的使用仅应被理解为在简单的实施方式中使用至少一个实体的指示。在以下描述的方法中，方法的各个步骤可以按任何顺序排列和/或组合，上下文没有另外明确说明。除非另有明确说明，否则这些过程也可以彼此组合。具有数值的规范通常不应被理解为精确值，而是还包括+/-1％到+/-10％的公差。对标准或规格或法规的引用应理解为对在注册时适用和/或（如果要求优先权）在优先权注册时适用的或规格或法规的引用。然而，这不应被理解为对随后或替代的或规格或法规的适用性的一般排除。众所周知，过压保护设备的性能、老化和寿命在很大程度上取决于该设备工作的热边界条件。在那里使用的避雷器的当前温度受外部环境条件和自热影响。过压事件的发生导致过压避雷器（简称避雷器）中不同的高能量转换，其因为通常约为1μs至1000μs的脉冲的短性而准绝热地存储在避雷器中，即对其进行加热。此外，由于实际的过压事件（例如雷击），可能会在几秒钟的时间内出现一系列不同高度和长度的不规则脉冲。即使在此类事件的情况下，也可以假设在持续几秒钟的事件中没有相关量的热能释放到环境中并且因此该系统仍可以视为绝热的。这样的脉冲持续时间也会出现在标准测试脉冲中，例如在IEC61643-32：2017（或撤回的IEC61643-1：2005）中指定。例如，1.2/50μs的冲击电压脉冲为对应于上升时间在单位数微秒范围内的事件，8/20μs的测试脉冲对应于约50μs的冲击电流事件，而10/350μs测试脉冲对应于例如约1000μs的放电事件。过压事件发生后，避雷器冷却。此过程基本上是连续的，可能需要几分钟。因此，避雷器代表了一个具有较大时间常数的热积分器，即使具有非常复杂的形状，其也可以将通过过压造成的热量输入转换为简单的加热-冷却曲线。在整个过程中，避雷器在过程中达到哪个最高温度一方面取决于内部转换的能量，另一方面取决于初始温度，也就是放电事件开始时的温度。在此，初始温度还由环境温度确定。在过压事件会短暂彼此跟随的一些情况中，散热通常还没有完成，从而除了环境温度外，避雷器的初始温度还由最后一次放电过程的余热确定。由对避雷器的放电事件的记录，并考虑到气候边界条件及其性能特征值，能够确定避雷器的损坏或老化程度。在此，放电过程的能量输入可以通过电流和电压曲线的时间分辨测量来计算。如果知道放电事件开始时系统的状态，就可以得出关于避雷器VAR状态的结论。以压敏电阻为例，很明显，在环境温度为80°C的情况下与在环境温度为20°C的情况下相比，压敏电阻更早地达到最高温度。对于火花隙也可以预期类似的关系，其熄灭过程是基于使用硬质气体塑料例如聚甲醛（POM）的电弧冷却。因此，本专利技术提出，不断地（连续地或以规定的时间间隔）热监视避雷器VAR，并将所确定的温度数据与相应的避雷器的根据试验确定的热降额特性曲线场进行比较。随着每个相关的温度事件，避雷器将在降额特性曲线场中达到其使用寿命的尽头。因此，可以在每个时间点确定当前状态和/或”统计剩余寿命”。为了在过压保护事件后确保是在没有施加工作电压的情况下进行电气数据处理，可以在避雷器上以热接触的方式附加地安装帕尔帖元件PE，以便可以通过避雷器的热量为评估单元提供电压。替代地或附加地，也可以借助于感应耦合的系统从脉冲事件中获得用于评估单元CPU的运行能量。能量可以电容性地（例如在超级电容器中）存储。避雷器VAR，也就是说火花隙以及压敏电阻和气体避雷器都会经受取决于温度的老化。在火花隙的情况中可以假设环境温度和相应的放电事件会导致相关的老化，在压敏电阻的情况中，周围的空气湿度也会产生影响。不受限于一般性，可以在不同环境条件（温度和空气湿度）下利用规范脉冲（8/20μs，10/350μs）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有老化确定单元（1）的避雷器装置，包括避雷器（VAR）和老化确定单元（1），其特征在于，所述老化确定单元（1）具有检测所述避雷器（VAR）热状态的第一温度测量单元（S1），所述老化确定单元（1）还具有存储单元（MEM）和评估单元（CPU），所述存储单元（MEM）存储有与避雷器类型相对应的能量输入与温度特性关系的老化数据，所述第一温度测量单元（S1）测量所述避雷器（VAR）与能量输入相对应的温度特性，所述评估单元（CPU）根据测得的与能量输入相对应的温度特性获取相关的老化数据，进而确定所述避雷器（VAR）的老化程度。/n

【技术特征摘要】
20190411 DE 102019205226.61.一种带有老化确定单元（1）的避雷器装置，包括避雷器（VAR）和老化确定单元（1），其特征在于，所述老化确定单元（1）具有检测所述避雷器（VAR）热状态的第一温度测量单元（S1），所述老化确定单元（1）还具有存储单元（MEM）和评估单元（CPU），所述存储单元（MEM）存储有与避雷器类型相对应的能量输入与温度特性关系的老化数据，所述第一温度测量单元（S1）测量所述避雷器（VAR）与能量输入相对应的温度特性，所述评估单元（CPU）根据测得的与能量输入相对应的温度特性获取相关的老化数据，进而确定所述避雷器（VAR）的老化程度。


2.根据权利要求1所述的避雷器装置，其特征在于，当所确定的老化超过一定值时，可以通过开关装置保护避雷器（VAR）避免过载和/或输出警告消息。


3.根据权利要求1所述的避雷器装置，其特征在于，所述老化确定单元（1）还具有显示所确定的老化程度值的本地显示器（DIS）。


4.根据权利要求3所述的避雷器装置，其特征在于，所述本地显示器（DIS）是电子纸显示器。


5.根据前述权利要求中任一项所述的避雷器装置，其特征在于，所述老化确定单元（1）还具有接口（I/O），通过所述接口可以提供所确定的老化值。


6.根据权利要求5所述的避雷器装置，其特征在于，所述接口（I/O）是有线和/或无线接口。


7.根据前述权利要求中任一项所述的避雷器装置，其特征在于，所述老化确定单元（1）基于已测量的能量输入相对应的温度特性的频率和数量来确定预测的剩余使用寿命。


8.根据前述权利要求中任一项所述的避雷器装置，其特征在于，所述老化确定单元（1）还包括用于环境温度测量的第二温度测量单元（S2），所述评估单元（CPU）使用所测得的与能量输入相对应的温度特性以及与类型有关的老化数据和所测到的环境温度来确定所述避雷器（VAR）的老化程度，其中：当所确定的老化超过一定值时，通过开关设备将所述避雷器（VAR）断开，或通过开关设备将其短路和/或输出警告消息。


9.根据前述权利要求中任一项所述的避雷器装置，其特征在于，所述老化确定单元（1）还具有湿度测量单元（S3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖内·达诗，赫尔诺特·菲克斯，克里斯汀·桑德，马丁·韦特，弗蕾亚·布吕宁，
申请(专利权)人：菲尼克斯电气公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE