Sicherheitsvorrichtung für in einer Isolierflüssigkeit arbeitende elektrische Apparate. Die Erfindung soll eine Sicherheitsvor richtung für in einer Isolationsflüssigkeit ar beitende elektrische Apparate, beispielsweise Oltransformatoren, Ölschalter, Erdungsdrossel- spulen, Widerstände schaffen. Die neue Vor richtung soll möglichst einfach sein und in jedem Falle . zuverlässig wirken, ehe beim Auftreten von Überschlägen, Überlastungen oder sonstigen Störungen umfangreiche Be schädigungen der zu schützendem Apparate eintreten.
Sie beruht darauf, dass bei Kurzschlüssen Beschädigungen der Isolation oder ähnliche Störungen sich in der Isolierflüssigkeit Blasen entwickeln, die erfindungsgemäss eine Vor richtung zum Ansprechen bringen, welche eine Abschaltung des zu schützenden Appa rates veranlasst. Die sich bildenden Dämpfe der Isolationsflüssigkeit, z. B. Öldämpfe bezw. Zersetzungs- oder sonstige Gase, können in der verschiedensten Weise auf die Kontakt vorrichtung einwirken.
Man kann beispiels weise ihren Auftrieb benutzen, oder die bei ihrer Entstehung in der Isolierflüssigkeit ent stehenden Druckschwankungen oder die bei ihrem Auftreten entstehenden Erschütterungen innerhalb der Isolierflüssigkeit, ferner die in folge ihrer Entstehung auftretende Flüssig keitsverdrängung, oder die elektrischen Ver änderungen, die sie an den Polen. an der Überschlagsstrecke hervorrufen.
Die Kontakt vorrichtung kann an den verschiedensten Stellen angeordnet werden, entweder inner halb des Hauptölgefässes, das die zu schützen den Apparate umgibt; oder auch bei Appa raten, bei denen das Hauptölgefäss mit einem Ausdehnungsgefäss verbunden ist, wie dies beispielsweise bei Transformatoren der Fall ist, in dem letzteren. Es können auch be sondere Räume, Rohre oder ähnliche Ein richtungen vorgesehen werden, welche zur Aufnahme der Kontaktvorrichtungen dienen. Der Stromschluss selbst kann sowohl inner halb als auch ausserhalb der Flüssigkeit her gestellt werden.
Der durch die Kontakte zu steuernde Stromkreis kann entweder direkt oder unter Vermittlung eines Zwischenrelais die Aus lösespule eines Ölschalters, der den gefähr deten Stromkreis unterbricht, erregen. Bei Apparaten, in deren Stromkreis ein Ölschalter nicht vorgesehen ist, wie diese beispielsweise bei auf weiten Landstrecken aufgestellten Transformatoren häufig der Fall ist, müssen zu diesem Zwecke andere Einrichtungen ge troffen werden.
Beispielsweise kann durch den Kontaktschlüss ein Schalter, eine Klinke oder sonst eine Einrichtung betätigt werden, die einen künstlichen, aber ungefährlichen Kurzschluss ausserhalb des Apparates herbei führen, so dass in Reihe mit dein zu schützen den Apparat eingebaute Schmelzsicherungen auslösen.
Die zur Auslösung der Sicherheitsvorrich tung zu benutzenden Blasen sind entweder Flüssigkeitsdämpfe oder Zersetzungsgase, die sich beispielsweise bei einem Überschlag, ferner beim Auftreten von Koch oder Gärungs prozessen innerhalb des Öls von selbst bilden. Oder es sind in der Flüssigkeit hochsteigende Luftblasen, die aus besonderen, im Ölbade untergebrachten Stoffen oder Hohlkörpern sich bei bestimmten Temperaturen entwickeln.
Diese Temperatur kann so gewählt werden, dass die Sicherheitsvorrichtung schon vor dem Eintreten eines Überschlages inTätigkeit tritt, sobald ein solcher bei steigender Wärmeent- wicklung zu befürchten ist.
Zur Erläuterung der Erfindung sind auf der Zeichnung Ausführungsbeispiele darge stellt. In allen Figuren bezeichnet a ein Trans formatorgehäuse und b den Kern des Transfor mators mit den Wicklungen c.
In der Fig. 1 ist eine Einrichtung darge stellt, welche entweder durch den Auftrieb der sich entwickelnden Gase betätigt werden kann, oder welche auf die hierdurch ent stehenden Flüssigkeitsstösse anspricht. Auf dem Ölspiegel ist schwimmend eine Haube )a mit dem Halse in angeordnet. Die etwa auf steigenden Gase sammeln sich in diesem Halse und werfen die Klappe i so weit nach oben, dass sie den fest an der Haube ange brachten Kontakt<B>1.</B> berührt und auf diese Weise den Stromkreis für die Sicherheitsvor richtung auslöst.
Fig. 2 stellt einen Transformator mit Aus dehnungsgefäss ra dar. Auf dem Transforma- tordeckel ist ein bis über den höchsten Öl- spiegel hochgeführtes Rohr o angebracht.
In diesem Rohr ist ein durch Federn Z) gehalte ner Schwimmer q angeordnet, der durch die dynamische Wirkung der hochsteigenden Gas blasen oder bei durch letztere verursachten plötzlichen Stössen der Flüssigkeit nach oben geworfen wird und über dein fest im Rohre an geordneten Kontakt k den Sicherheitsstromkreis betätigt, während langsame Schwankungen des gesamten Flüssigkeitsinhaltes die Lage des Schwimmers nicht berühren, sondern durch die Federn aufgenommen werden.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist oben auf dem Transformatorgefäss ein Ansatz s an geordnet, derart, dar bei normalem Betrieb der Schwimmer r- bis zu einer bestimmten Tiefe im<B>01</B> eintaucht. Sammeln sich in dein Ansatz s Dämpfe oder Grase, so wird, solange die Blasen die Oberfläche noch nicht erreicht haben, das spezifische Gewicht des dort be findlichen Öles abnehmen, der Schwimmer wird tiefer eintauchen und wiederum über den Kontakt k die Sicherheitsvorrichtung zum Ansprechen bringen.
Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist eben falls ein Ausdehnungsgefäss n und ein über den höchsten Ölspiegel hinausgehendes Rohr o vorgesehen. Die Kontaktvorrichtung ist ausser halb des Transformators angebracht und beispielsweise als Ruhekontakt gezeichnet.
Steigen bei dieser Anordnung Gas- bezw. Dampfblasen in dein Rohr o hoch, so werden Ölmengen verdrängt und zum Teil ausge- sto)cii. Diese strömen in eine unter der Rohr- inündung angeordneten Mulde -t#, die an einer Seite des uni den Punkt lo drehbaren doppel- armigen Hebels u befestigt ist.
Durch das Austreten der Ölmenge wird das Gleichge wicht des Hebels gestört und der Kontakt le betätigt. Das Ausdehnungsgefäss muss hierbei so angeschlossen werden, dass die Gase nicht in dasselbe hineinströmen können. . Sobald durch das austretende Öl der Kontakt 7e ge- öffnet wird, zieht die Feder x den Anker der nun stromlosen Spule f nach links, so dass das Kurzschlussstück -u nach unten fällt. In folge des hierbei auftretenden Kurzschlusses schmelzen die Sicherungen t durch und schalten den Transformator ab.
2 Zur Ausnutzung der im Gefahrfalle auf tretenden Druckschwankungen oder perio dischen Vibrationen der Flüssigkeit kann auch entweder eine beliebig angeordnete Membrane oder ähnliche Einrichtung benutzt werden, die an beliebiger Stelle, beispielsweise in der Gehäusewand, angeordnet ist und die den Kontakt betätigt, sobald sie in Schwingungen versetzt wird, was fast augenblicklich mit der Blasenbildung eintritt; oder man kann einen Schwimmer benutzen, der beispielsweise so, wie es die Fig. 5 im Aufriss und Fig. 6 im Grundriss zeigt.
Derselbe besteht aus einem Teile von verhältnismässig grosser Masse C, der an Scharnieren E an der Wand des Öl kastens oder des Ausdehnungsgefässes ange ordnet ist, und aus einem zweiten Teile D von möglichst kleiner Masse. Bei langsamen, im normalen Betriebe auftretenden Schwan kungen des Ölspiegels werden die beiden Teile relativ zueinander in Ruhe bleiben. Bei den Flüssigkeitsstössen jedoch, die bei Betriebsstörungen durch die aufsteigenden Blasen hervorgerufen werden, wird der Teil C nur verhältnismässig geringe Bewegungen machen, der Teil D aber stark nach oben ausschlagen und den an dem Teil C ange brachten Kontakt 1c betätigen.
Schliesslich können als Kontaktträger auch zwei an der Oberfläche schwimmende Ringe, die nach Art eines Kardangelenkes miteinander ver bunden sind, oder ein in der Flüssigkeit schwebender, ausbalancierter Hebel, dessen Gleichgewicht durch .die Flüssigkeitsströme gestört wird, verwendet werden.
Zur Ausnutzung der Veränderungen an den Polen einer Überschlagsstrecke kann im Innern des Ölbades an geeigneter Stelle eine au Hochspannung; angeschlossene Funken strecke angeordnet sein, die so eingestellt ist, dass ein Überschlag nicht stattfinden kann, solange sie unter 01 liegt. Sobald jedoch die Öldämpfe und Zersetzungsgase die Fun kenstrecke berühren und das 01 zwischen den Polen verdrängen, tritt der Strom über und setzt die Auslösevorrichtung des Transforma- torenschalters oder eine Signaleinrichtung oder beides in Tätigkeit.
Um die Blasen, welche die Sicherheits vorrichtung zum Ansprechen bringen sollen, zu erzeugen, kann man auch im Innern des Apparates einen Hohlkörper aus. Metall, Glas oder einem sonstigen Stoff, gegebenenfalls dicht an den Wicklungen des Transformators unterbringen, der eine oder mehrere durch leicht schmelzbare Metalle, Harze oder sonstige Stoffe dicht verschlossene Öffnungen besitzt. Dieser Hohlkörper kann auch als hohlförmiger Draht ausgebildet und dann direkt als Leiter verwendet werden.
Beim Schmelzen dieser Stoffe verlässt ein Teil der im Innern eingeschlossenen, unter Druck stehenden oder durch die Wärme aus gedehnten Gase die Offnung-und steigt nach oben. Zur Erhöhung der Wirkung kann der Körper mit festen Stoffen oder Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt ganz oder teilweise gefüllt werden. Es ist unter Umständen auch zweckmässig; mehrere derartige Hohlkörper anzuordnen, so dass dann die Temperatur der Isolierflüssigkeit an beliebig vielen Stellen überwacht werden kann.
An Stelle der Hohl körper können auch in der Technik bekannte Körper gewählt werden, die sich bei be stimmten Temperaturen verflüchtigen bezie hungsweise Gase oder Dämpfe abgeben, und die sich entweder frei im 01 oder auch in der Isolation der Drähte oder direkt an diesen befinden können.
Ausser den beschriebenen Anordnungen sind noch eine ganze Reihe anderer denkbar, die auf demselben Prinzip beruhen und in gleicher Weise wirken. Insbesondere ist die Art der Beeinflussung zwischen der auf eine Störung ansprechenden- Vorrichtung und der Abschaltvorrichtung für den zii schützenden Apparat für das Wesen der Anfindung völlig belanglos. Die Vorrichtung kann eine elek trische Kontaktvorrichtung sein, bei welcher eire Arbeits- oder Ruhekontakt verwendet wird.
Es ist ferner gleichgültig, ob die Sicherheits vorrichtung den zu schützenden Apparat ver mittelst eines Auslösestromkreises selbsttätig auslöst oder ob die Sicherheitsvorrichtung lediglich eine optische oder akustische Alarm vorrichtung oder eine Fehlermeldevorrichtung irr Tätigkeit setzt, die dann den Maschinen- wzirter veranlasst, den beschädigten Apparat von Hand abzuschalten, gegebenenfalls kann auch die selbsttätige Abschaltvorrichtung mit der Fehlermeldevorrichtung gleichzeitig Ver wendung finden. .
Safety device for electrical apparatus operating in an insulating liquid. The invention is intended to provide a Sicherheitsvor direction for electrical equipment operating in an insulating liquid, for example oil transformers, oil switches, grounding reactors, resistors. The new device should be as simple as possible and in any case. Act reliably before flashovers, overloads or other malfunctions cause extensive damage to the equipment to be protected.
It is based on the fact that, in the event of short circuits, damage to the insulation or similar faults develop in the insulating liquid, which, according to the invention, cause a device to respond, which causes the device to be protected to be switched off. The forming vapors of the insulation liquid, e.g. B. oil vapors respectively. Decomposition or other gases can act on the contact device in various ways.
You can use their buoyancy, for example, or the pressure fluctuations that occur in the insulating liquid or the vibrations within the insulating liquid that occur when they occur, also the liquid displacement that occurs as a result of their emergence, or the electrical changes that they make to the Poland. cause at the rollover section.
The contact device can be arranged in various places, either within the main oil compartment that surrounds the apparatus to be protected; or in appliances in which the main oil tank is connected to an expansion tank, as is the case with transformers, for example, in the latter. It can also be special rooms, pipes or similar A directions are provided, which are used to accommodate the contact devices. The current circuit itself can be made both inside and outside the liquid.
The circuit to be controlled by the contacts can, either directly or through the intermediary of an intermediate relay, excite the release coil of an oil switch that interrupts the endangered circuit. For devices in whose circuit an oil switch is not provided, as is often the case, for example, with transformers set up on long stretches of land, other facilities must be met for this purpose.
For example, the contact key can be used to operate a switch, a latch or some other device that creates an artificial but harmless short circuit outside the device, so that fuses installed in series with the device to be protected trigger.
The bubbles to be used to trigger the safety device are either liquid vapors or decomposition gases, which are formed by themselves, for example in the event of a flashover, or if boiling or fermentation processes occur within the oil. Or there are air bubbles rising up in the liquid, which develop from special substances or hollow bodies placed in the oil bath at certain temperatures.
This temperature can be selected in such a way that the safety device comes into operation before a rollover occurs, as soon as such a rollover is to be feared with increasing heat development.
To explain the invention, exemplary embodiments are shown in the drawing. In all figures, a denotes a transformer housing and b denotes the core of the transformer with the windings c.
In Fig. 1 a device is Darge provides, which can be actuated either by the buoyancy of the developing gases, or which responds to the resulting puffs of liquid. A hood) a with the neck in is floating on the oil level. The rising gases collect in this neck and throw the flap i up so far that it touches the contact <B> 1. </B> which is firmly attached to the hood and in this way the circuit for the safety device triggers.
2 shows a transformer with expansion vessel ra. A pipe o is attached to the transformer cover, which is raised above the highest oil level.
A float q held by springs Z) is arranged in this tube, which blows due to the dynamic effect of the rising gas or is thrown upwards in the event of sudden surges of the liquid caused by the latter and actuates the safety circuit via the contact k fixed in the tube , while slow fluctuations in the total liquid content do not affect the position of the float, but are absorbed by the springs.
In the arrangement according to FIG. 3, an approach s is arranged on top of the transformer vessel, in such a way that during normal operation the float r-submerges up to a certain depth in <B> 01 </B>. If vapors or grass collects in your approach, as long as the bubbles have not yet reached the surface, the specific gravity of the oil located there will decrease, the swimmer will submerge more deeply and again activate the safety device via contact k.
In the arrangement according to FIG. 4, an expansion vessel n and a pipe o going beyond the highest oil level is also provided. The contact device is attached outside of the transformer and drawn, for example, as a break contact.
Rise in this arrangement gas and respectively. Steam bubbles in your pipe o high, so quantities of oil are displaced and in part expelled. Cii. These flow into a trough -t # which is arranged under the pipe opening and which is fastened to one side of the double-armed lever u, which can be rotated at point lo.
The leakage of the amount of oil disrupts the balance of the lever and actuates the contact le. The expansion vessel must be connected in such a way that the gases cannot flow into it. . As soon as the contact 7e is opened by the escaping oil, the spring x pulls the armature of the now de-energized coil f to the left, so that the short-circuit piece -u falls down. As a result of the short circuit that occurs here, the fuses t melt and switch off the transformer.
2 In order to take advantage of the pressure fluctuations or periodic vibrations of the liquid that occur in the event of danger, either any diaphragm or similar device can be used, which is arranged anywhere, for example in the housing wall, and which actuates the contact as soon as it vibrates is displaced, which occurs almost immediately with the formation of bubbles; or a float can be used which, for example, as FIG. 5 shows in elevation and FIG. 6 in plan view.
The same consists of a part of relatively large mass C, which is arranged on hinges E on the wall of the oil box or the expansion tank, and a second part D of the smallest possible mass. With slow fluctuations in the oil level that occur in normal operations, the two parts will remain at rest relative to one another. In the case of liquid surges, however, which are caused by the rising bubbles in the event of malfunctions, part C will only make relatively small movements, but part D will deflect sharply upwards and actuate contact 1c attached to part C.
Finally, two rings floating on the surface, which are connected to one another in the manner of a universal joint, or a balanced lever floating in the liquid, whose equilibrium is disturbed by the liquid flows, can also be used as contact carriers.
To take advantage of the changes at the poles of a flashover section, a high voltage can be applied at a suitable point inside the oil bath; connected spark gap must be arranged, which is set so that a flashover cannot take place as long as it is below 01. However, as soon as the oil vapors and decomposition gases touch the spark gap and displace the oil between the poles, the current transfers and activates the tripping device of the transformer switch or a signaling device or both.
In order to generate the bubbles that are supposed to respond to the safety device, a hollow body can also be made inside the apparatus. Place metal, glass or another material, if necessary close to the windings of the transformer, which has one or more openings that are tightly closed by easily fusible metals, resins or other materials. This hollow body can also be designed as a hollow wire and then used directly as a conductor.
When these substances melt, some of the gases enclosed inside, pressurized or expanded by the heat, leave the opening and rise upwards. To increase the effect, the body can be completely or partially filled with solid substances or liquids with a low boiling point. It may also be useful; to arrange several such hollow bodies, so that the temperature of the insulating liquid can then be monitored at any number of points.
Instead of the hollow body, bodies known in the art can also be selected, which volatilize at certain temperatures or release gases or vapors, and which can be located either freely in the oil or in the insulation of the wires or directly on them.
In addition to the arrangements described, a number of others are conceivable which are based on the same principle and act in the same way. In particular, the type of influence between the device responding to a fault and the disconnection device for the protective apparatus is completely irrelevant to the nature of the discovery. The device can be an elec trical contact device in which eire working or break contact is used.
It is also irrelevant whether the safety device automatically triggers the device to be protected by means of a trip circuit or whether the safety device merely sets an optical or acoustic alarm device or an error reporting device to act, which then causes the machine operator to manually remove the damaged device switch off; if necessary, the automatic switch-off device can also be used simultaneously with the error reporting device. .