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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Temperaturüberwachung von flüssigkeitsgefüllten elektrischen Apparaten, vorzugsweise ölisolierten Transformatoren.
Es ist bekannt, die Temperatur der Ölfüllung eines Transformators durch ein Thermometer, Thermostaten od. dgl zu überwachen, um bei auftretenden Überlastungen den Transformator abzuschalten oder zum mindesten eine Signalvorrichtung für das Bedienungspersonal zu betätigen, damit der Transformator nicht infolge der Überlastung beschädigt oder sogar zerstört wird. Eine derartige Temperaturüberwachungsmassnahme ist jedoch nicht zuverlässig genug, da infolge der verhältnismässig grossen Ölmengen eines Transformators der Wärmeanstieg in dem Öl bei einer Überlastung zu langsam fortschreitet.
Es kann daher an den Wicklungen bereits eine gefährlich hohe Übertemperatur herrschen, ohne dass sich diese örtliche Erwärmung auch der umgebenden Ölmenge in dem Masse mitgeteilt hat, dass alsbald die Schutzeinrichtung anspricht und eine Warnung oder Abschaltung erfolgt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gesetzt, eine solche Temperaturüberwachungseinrichtung bei Öltransfbrmatoren und ähnlichen flüssigkeit- gefüllten elektrischen Apparaten zu verbessern, und besteht darin, dass zur Temperaturüberwachung des Transformators oder ähnlichen Apparates eine von dessen Flüsqigkeitsfülluszg abgetrennte kleinere Flüssigkeitsmenge dient, die vom Belastungsstrom des Hauptapparates selbst oder eines ihm proportionalen Stromes derart beheizt wird, dass die zugehörige Zeit- konstante des Temperaturanstieges bzw.-ab- steges bei Belastungsschwankungen klein ist gegenüber derjenigen des Hauptapparates.
An sich ist es bei elektrischen Maschinen ohne
Flüssigkeitsfüllung bekannt, zwecks Sicherung einer bestimmten Erwärmgrenze ein ther- misches Abbild zu verwenden, dessen Temperatur- verhalten möglichst identisch mit der zu schützenden Maschine ist und das Steuerung- oder Überwachungsvorgänge auslöst. Während es sich aber bei der bekannten Anordnung darum handelt, eine möglichst weitgehende Modellähnlichkeit zwischen der Maschine und dem Abbild zu erzielen, kommt es demgegenüber bei der Erfindung darauf an, an der abgetrennten kleinen Flüssigkeitsmenge bei Belastungs- schwankungen eine schnellere Anzeige der
Temperaturänderungen als am Transformator zu erzielen und zur Sicherung des Transformators gegen Wärmeschäden auszunutzen.
Zweckmässigerweise wird man die Über- wachungseinrichtung so ausbilden, dass sie auf verschiedene Empfindlichkeitsgrade eingestellt werden kann. Dies kann man z. B. dadurch erreichen, dass die Heizwiderstände für die abgetrennte Flüssigkeitsmenge veränderlich aus- gebildet sind. Anderseits kann man aber auch die zur Überwachung dienenden, abgetrennten
Flüssigkeitsmengen mit einem Kuhler zusammen- wirken lassen, der regelbar ist.
An Stelle von Heizwiderständen kann man selbstverständlich auch Drosselspule verwenden.
Ebenso können z. B. ohnehm vorhandene Öl- stromwandler im Sinne der Erfindung genutzt werden. Unter Umständen kann man auch die im Ausdehnungsgefäss eines Transformators be- findliche und von der Ölfüllung des Trans- formators im wesentlichen abgetrennte Ölmenge zu Überwachungszwecken im Sinne der Erfindung heranziehen.
. Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
In Fig. l ist mit 1 der Kessel des zu überwachenden Transformators bezeichnet, in dessen Ölfüllung die beiden Arbeitswicklungen 2 und 3 eingebettet sind. Dem Transformator 1 vor-
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stände 5 erwärmt werden, die vom Trans- formatorenstrom durchflossen werden. 6 ist das Temperaturmessgerät, dass die Signal-oder Schaltvorgänge bewirkt.
Fig. 2 zeigt den Ölkessel 4, u. zw. mit Heizwiderständen, die zwecks Einstellung der Empfindlichkeit der Einrichtung unterteilt und einzeln für sich schaltbar sind. Wenn man auch die kurzzeitigen Spitzenüberlastungen überwachen
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hiefür eine zusätzliche Temperaturüberwachungseinrichtung vorsehen. Diese kann beispielsweise darin bestehen, dass die Temperatur der Heizwiderstände selbst gemessen und ausgewertet wird. In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, dafür einen besonderen Heizwiderstand zu verwenden. Fig. 3 lässt eine derartige Anordnung erkennen, in der die zusätzlichen Heizwiderstände mit 7 und die zugehörigen Messinstrumente mit 8 bezeichnet sind.
Eine wesentlich günstigere Möglichkeit, die Temperaturüberwachungseinrichtung einstellbar zu machen, besteht darin, dass die zur Temperaturüberwachung dienenden Flüssigkeitsmengen mit einem veränderlichen Kühler versehen werden, wie in Fig. 4 der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
Hiebei ist mit 4 wieder der Kessel für die abgetrennte Ölmenge bezeichnet, der in der Ölfüllung die Heizwiderstände 5 aufweist. 6 ist das Temperaturmessgerät, während 9 der Kühler ist, der über die Regelventile oder Drosselklappen 10 an das Überwachungsgefäss 4 angeschlossen ist.
Die Wirkung der Schutzeinrichtung ist folgende. Für den Normalbetrieb des zu schützenden Transformators stehen die Drossel- organe 8 bis zu einem gewissen Betrag offen.
Es ergibt sich dann eine Endtemperatur für das Überwachungsgerät, die sich aus der Heiz-
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Auch ohne Regulierbarkeit ist die Aufteilung der Überwachungsanordnung in einen Behälter 4 für die abgetrennte Ölmenge und in einen Kühler von Vorteil, u. zw. aus folgenden Gründen. Die Ölmenge in dem Behälter 4 kann sehr beschränkt werden, da sie die sich in den Überlastungsfällen ergebenden Wärmestösse aufzunehmen hat. Bei der Dauerlast des Transformators dagegen erfolgt der Wärmeübergang in den Kühler, wodurch sich für jeden normalen Betrieb eine zulässige Temperatur in der abgetrennten Ölfüllung ergibt.
Als Folge davnn wird auch die Einrichtung einer derartlben Temperaturüberwachungseinrichtung mittels abgetrennter Ölfüllung in einem zusammengesetzten Behälter, bestehend aus einer Heizkammer und einer Kühlkammer, wesentlich vereinfacht und auch im Betrieb wirtschaftlich, da mit einer verhältnismässig kleinen Heizleistung auszukommen ist, bei einer dennoch ausreichend kleinen Zeitkonstanten.
Bisweilen kann es zweckmässig sein, für die Temperaturmessinstrumente registrierende Geräte zu verwenden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Temperaturüberwachungseinrichtung für flüssigkeitsgefüllte elektrische Apparate, insbesondere Transformatoren, unter Verwendung eines vom Belastungsstrom oder ihm proportionalen Strom beheizten thermischen Abbildes, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Füllung des zu schützenden Apparates völlig abgetrennte kleinere Flüssigkeitsmenge so beheizt wird, dass die zugehörige Zeitkonstante des Temperaturanstieges bzw.-abstieges bei
Belastungsschwankungen klein ist gegenüber der- jenigen des Hauptapparates, jedoch gross genug, um noch zulässige Überlastungsfälle von längerer
Zeitdauer zu berücksichtigen.
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The invention relates to a device for monitoring the temperature of liquid-filled electrical apparatus, preferably oil-insulated transformers.
It is known to monitor the temperature of the oil filling of a transformer by a thermometer, thermostat or the like in order to switch off the transformer in the event of overloads or at least to operate a signaling device for the operating personnel so that the transformer is not damaged or even destroyed as a result of the overload becomes. Such a temperature monitoring measure is not reliable enough, however, since, due to the relatively large quantities of oil in a transformer, the rise in heat in the oil progresses too slowly in the event of an overload.
A dangerously high excess temperature can therefore already prevail on the windings without this local heating being communicated to the surrounding oil quantity to such an extent that the protective device is immediately triggered and a warning or shutdown occurs.
The invention has set itself the task of improving such a temperature monitoring device in oil transformers and similar liquid-filled electrical devices, and consists in that a smaller amount of liquid, separated from its liquid filler, is used to monitor the temperature of the transformer or similar device, which is from the load current of the main device itself or a current proportional to it is heated in such a way that the associated time constant of the temperature rise or fall in the event of load fluctuations is small compared to that of the main apparatus.
In itself it is without with electrical machines
Liquid filling is known to use a thermal image for the purpose of securing a certain temperature limit, the temperature behavior of which is as identical as possible to the machine to be protected and which triggers control or monitoring processes. While the known arrangement is about achieving the greatest possible model similarity between the machine and the image, what is important in the invention is to provide a faster display of the separated small amount of liquid in the event of load fluctuations
To achieve temperature changes than at the transformer and to use them to secure the transformer against thermal damage.
The monitoring device will expediently be designed in such a way that it can be set to different degrees of sensitivity. This can be done e.g. B. can be achieved in that the heating resistors for the separated amount of liquid are designed to be variable. On the other hand, one can also separate the ones used for monitoring
Allow quantities of liquid to interact with a cooler that can be regulated.
Instead of heating resistors, you can of course also use a choke coil.
Likewise, z. B. already existing oil current converters can be used within the meaning of the invention. Under certain circumstances, the amount of oil located in the expansion tank of a transformer and essentially separated from the oil filling of the transformer can also be used for monitoring purposes within the meaning of the invention.
. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing in several exemplary embodiments.
In Fig. 1, 1 denotes the tank of the transformer to be monitored, in the oil filling of which the two working windings 2 and 3 are embedded. Before transformer 1
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Stands 5 are heated through which the transformer current flows. 6 is the temperature measuring device that causes the signal or switching processes.
Fig. 2 shows the oil boiler 4, u. zw. With heating resistors, which are divided to adjust the sensitivity of the device and individually switchable. If you also monitor the short-term peak overloads
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provide an additional temperature monitoring device for this. This can consist, for example, in the fact that the temperature of the heating resistors themselves is measured and evaluated. In some cases it can be useful to use a special heating resistor. 3 shows such an arrangement, in which the additional heating resistors are denoted by 7 and the associated measuring instruments are denoted by 8.
A significantly more favorable possibility of making the temperature monitoring device adjustable is that the liquid quantities used for temperature monitoring are provided with a variable cooler, as is shown schematically in FIG. 4 of the drawing.
The boiler for the separated amount of oil is again denoted by 4, which has the heating resistors 5 in the oil filling. 6 is the temperature measuring device, while 9 is the cooler, which is connected to the monitoring vessel 4 via the control valves or throttle valves 10.
The effect of the protective device is as follows. For normal operation of the transformer to be protected, the choke elements 8 are open up to a certain amount.
There is then a final temperature for the monitoring device, which results from the heating
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Even without adjustability, the division of the monitoring arrangement into a container 4 for the separated amount of oil and into a cooler is advantageous, u. for the following reasons. The amount of oil in the container 4 can be very limited, since it has to absorb the heat shocks that arise in cases of overload. When the transformer is under constant load, however, the heat is transferred to the cooler, which results in a permissible temperature in the separated oil filling for every normal operation.
As a result, setting up such a temperature monitoring device by means of a separate oil filling in a composite container, consisting of a heating chamber and a cooling chamber, is significantly simplified and also economical in operation, since a relatively small heating output can be managed with a sufficiently small time constant.
It can sometimes be useful to use devices that register the temperature measuring instruments.
PATENT CLAIMS:
1. Temperature monitoring device for liquid-filled electrical apparatus, especially transformers, using a thermal image heated by the load current or current proportional to it, characterized in that a smaller amount of liquid completely separated from the filling of the apparatus to be protected is heated so that the associated time constant of the temperature rise or descent at
Load fluctuations are small compared to that of the main apparatus, but large enough to allow longer periods of permissible overload
Take into account the duration.