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Unterwassertransformator und Verfahren zum
Anpassen des Drucks im Außenkessel
eines Unterwassertransformators
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Die Erfindung betrifft einen Unterwassertransformator
mit einem elektrischen Transformator in einem Transformatorkessel
mit elektrischen Kontaktanschlüssen
und mit einem den Transformatorkessel umschließenden, mit einer Kühlflüssigkeit
gefüllten,
gegen umgebendes Wasser dichten Außenkessel an dem Druckausgleichsmittel
angeschlossen sind.
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Ein solcher Unterwassertransformator
ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 99/63555 bekannt.
Bei dem bekannten Unterwassertransformator ist ein elektrischer
Transformator in einem ölgefüllten Transformatorkessel
angeordnet und dessen elektrische Anschlüsse sind über am Transformatorkessel
vorgesehene Kontaktanschlüsse
aus dem Transformatorkessel herausgeführt. Der Transformatorkessel
ist innerhalb eines Außenkessels
angeordnet, der vollständig
mit Transformatoröl
als Kühlflüssigkeit
gefüllt
ist. Die Kontaktanschlüsse
sind mit Anschlussvorrichtungen kontaktiert und über druckfeste Kabeldurchführungen
durch den Außenkessel
nach außen
geführt.
Zum Anpassen des Drucks im Außenkessel
des Unterwassertransformators an den Wasserdruck des den Außenkessel
umgebenden Wassers sind Druckausgleichsmittel vorgesehen. Bei der
bekannten Anordnung ist der Außenkessel
relativ dünnwandig
ausgebildet, da er wegen der Druckausgleichsmittel nur eine geringe Druckbelastbarkeit
aufweisen muss. Bei einem Leck im Außenkessel sammelt sich dadurch
eingedrungenes Wasser aufgrund seines im Vergleich zum Transformatoröl höheren spezifischen
Gewichts am Boden des Außenkessels.
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Aus der deutschen Auslegeschrift
1 272 443 ist weiterhin ein herkömmlicher
Transformator in einem Transformatorkessel bekannt. Die elektrischen Anschlüsse des
Transformators sind über
am Transformatorkessel angeordnete Kontaktanschlüsse nach außen in die Luftatmosphäre geführt. Im
Transformatorkessel ist Öl
als Kühl-
und Isolationsflüssigkeit
vorgesehen Aus der
DE 1 108 775 ist
weiterhin ein unterirdisch angeordneter Transformator bekannt, der
in einer Transformatorkammer angeordnet ist. Die Transformatorkammer
ist mit einer Platte aus Beton oder Stahl nach oben abgeschlossen.
Oberhalb der Transformatorkammer befindet sich eine luftdicht abgeschlossene
Stationskammer. Auf der Platte, also in der Stationskammer, ist
ein Gerüst
für Hochspannungsschaltgeräte aufgebaut.
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Die Transformatorkammer selbst ist
zur Kühlung
des Transformators zumindest teilweise mit Wasser gefüllt, was über ein Überlaufrohr
aus der Transformatorkammer in einen Abwasserkanal auslaufen kann.
Insoweit ist der obere Teil der Transformatorkammer mit Luft gefüllt. Über den Überlaufkanal
und den Abwasserkanal ist der Transformatorkessel mit dem Außenraum
verbunden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es,
einen Transformator der erstgenannten Art anzugeben, der vergleichsweise
sicher ausgebildet ist.
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Die Aufgabe wird bei einem Unterwassertransformator
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der Außenkessel unter
Bildung eines Gasraumes teilweise derart mit einem Gas gefüllt ist,
dass die elektrischen Kontaktanschlüsse vollständig in dem Gasraum liegen
und die Druckausgleichsmittel mit dem Gasraum verbunden sind.
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Dadurch, dass die Kontaktanschlüsse vollständig in
dem gasgefüllten
Gasraum angeordnet sind, ist die elektrische Isolation zwischen
den Kontaktanschlüssen
durch das Gas und nicht durch die Kühlflüssigkeit gebildet. Bei einem
Eindringen von Wasser durch ein Leck im Außenkessel des Unterwassertransformators ändert sich
zwar der Wassergehalt der Kühlflüssigkeit
und es sinkt damit auch deren elektrische Durchschlagsfestigkeit,
allerdings gelangt die Kühlflüssigkeit
bei dem erfindungsgemäßen Unterwassertransformator
nicht an die Kontaktan schlüsse,
was hingegen beim Unterwassertransformator nach dem Stand der Technik
gerade vorgesehen ist. Daher ist beim erfindungsgemässen Unterwassertransformator
die elektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen jeweils zwei Kontaktanschlüssen auch
bei einem Eindringen von Wasser in den Außenkessel unbeeinflusst, so
dass er eine höhere
Sicherheit als der Unterwassertransformator nach der WO 99/63555
bietet.
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Bevorzugt weisen die Druckausgleichsmittel eine
Steuereinrichtung zur gesteuerten Gaszufuhr in den Außenkessel
in Abhängigkeit
von einer den Füllstand
repräsentierenden
Ausgangsgröße einer
zumindest zur Erfassung des Füllstands
im Außenkessel
ausgebildeten Sensoranordnung des Außenkessels auf. Mit der Sensoranordnung
können
vorteilhaft verschiedene Messgrößen erfasst
werden, anhand derer die Gaszufuhr mit der Steuereinrichtung steuerbar
ist.
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Besonders bevorzugt weist die Sensoranordnung
einen Flüssigkeitsstandsensor
zur Erfassung des Stands der Kühlflüssigkeit
auf. Anhand des mit der Sensoranordnung erfassten Flüssigkeitsstands
kann mit der Steuereinrichtung vorteilhaft ermittelt werden, ob
das Volumen des Gasraums ausreichend groß ist, damit die Kontaktanschlüsse in dem
Gasraum liegen. Geht man davon aus, dass aus dem Außenkessel
keine Flüssigkeit
entweichen kann und auch keine Flüssigkeit in den Außenkessel eintreten
kann und ist weiterhin eine gewisse Verformung der Wände des
Außenkessels
zulässig,
so gibt der Stand der Kühlflüssigkeit
auch darüber
Auskunft, ob der Druck im Außenkessel
an den Wasserdruck des den Außenkessel
umgebenden Wassers angepasst ist. Ist nämlich der Druck im Außenkessel
größer als
der umgebende Wasserdruck, so beulen sich die Wände des Außenkessels nach außen, so
dass das Volumen des Außenkessels
vergrößert ist
und der Stand der Kühlflüssigkeit
entsprechend absinkt. Im umgekehrten Fall wölben sich die Wände des
Außenkessels
nach innen, so dass der Stand der Flüssigkeit ansteigt. Es ist also
unter den angegebenen Bedingungen möglich, durch entsprechende
Steuerung unter Berücksichtigung
allein des Stands der Flüssigkeit
eine Anpassung des Drucks im Außenkessel
an den Druck aus den Außenkessel
umgebenden Wassers vorzunehmen und gleichzeitig das Volumen des
Gasraums wie gewünscht
einzustellen.
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Die Sensoranordnung kann noch eine
Reihe von anderen Arten von Sensoren, beispielsweise für die Temperatur
im Außenkessel,
aufweisen. Bevorzugt weist die Sensoranordnung noch einen ersten Drucksensor
zur Erfassung des Drucks im Außenkessel
und einen zweiten Drucksensor zur Erfassung des Außendrucks
am Außenkessel.
Anhand der mit den beiden Drucksensoren erfassten Druckwerte kann
ein Anpassen des Drucks im Außenkessel
in den Außendruck
besonders einfach gesteuert werden, wobei insbesondere eine mechanische
Belastung der Wände
des Außenkessels
gering gehalten werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
ist die Steuereinrichtung vom Außenkessel entfernt angeordnet.
Dadurch kann die Steuereinrichtung beispielsweise oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet
sein, so dass sie keine besonderen Anforderungen hinsichtlich Feuchtigkeit
oder Flüssigkeitsfestigkeit
oder auch Druckfestigkeit aufweisen muss.
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Zum Druckausgleich und auch zum Bemessen
des Volumens des Gasraums, muss dem Gasraum über die Druckausgleichsmittel
Gas zugeführt werden
können.
Das dabei zugeführte
Gas kann dazu beispielsweise mittels eines Kompressors der Luftatmosphäre entnommen
werden. Bevorzugt weisen die Druckausgleichsmittel jedoch einen
Gasvorrat auf, der gesteuert durch die Steuereinrichtung mit dem
Gasraum verbindbar ist. Zur Bevorratung des Gases können beispielsweise
gängige
Gasdruckflaschen vorgesehen sein.
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Der Gasvorrat kann beispielsweise
am Außenkessel
selbst montiert und insbesondere im Außenkessel untergebracht sein.
Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist der Gasvorrat vom
Außenkessel
entfernt angeordnet und über
eine Druckleitung mit dem Gasraum verbindbar. Dadurch kann der Gasraum
beispielsweise auch oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet sein, so dass
der Gasvorrat leicht ausgewechselt oder nachgefüllt oder sogar auch durch einen
Kompressor oder eine entsprechende Gaspumpe ersetzt werden kann,
mit deren Hilfe auch Luft, beispielsweise getrocknete Luft oder Atmosphärenluft
anstelle von Gas in den Außenkessel
gepumpt werden kann. Letzteres ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn der Außenkessel
ein größeres Leck
aufweist, durch das Gas aus dem Außenkessel entweicht, so dass
ständig
eine große
Menge an Gas oder Luft in den Außenkessel nachgeführt werden
muss, um sicherzustellen, dass die elektrischen Kontakte in den
Gasraum liegen. Es ist offensichtlich, dass in so einem Fall der
Gasvorrat nach einer gewissen Zeit verbraucht wäre, wohingegen mittels eines
Kompressors anstelle von Gas in den Außenkessel gepumpte Atmosphärenluft
nahezu unbegrenzt zur Verfügung steht.
Selbstverständlich
sollte der Unterwassertransformator bei einem solchen Leck möglichst
schnell zurück
an die Wasseroberfläche
geführt
werden, um entsprechende Reparaturarbeiten vornehmen zu können.
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Vorzugsweise sind die Druckausgleichsmittel
zum Abbau eines in dem Außenkessel
plötzlich auftretenden Überdrucks
gegenüber
dem Außendruck
ausgebildet. Dadurch kann bei einem Fehler in dem Außenkessel
ein durch den Fehler plötzlich
erzeugter Überdruck
abgebaut werden, so dass eine Beschädigung des Außenkessels
durch einen solchen Überdruck
vermieden ist.
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Die Anpassung des Drucks im Außenkessel kann
beispielsweise unter Berücksichtigung
der Temperatur im Außenkessel
und des Wasserdrucks erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Anpassung
des Drucks im Außenkessel
unter Berücksichtigung
des Stands der Kühlflüssigkeit.
Der Stand der Kühlflüssigkeit
bildet, sofern eine gewisse Aus- oder Einbeulung der Wände des
Außenkessels
zulässig
ist und sich die Masse der Flüssigkeit
im Außenkessel
nicht ändert, ein
zuverlässiges
Kriterium, anhand dessen nicht nur das Volumen des Gasraums eingestellt
werden kann, sondern auch die Druckanpassung erfolgen kann.
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Bevorzugt wird dem Gasraum Gas aus
einem mit dem Unterwassertransformator mitgeführten Gasvorrat zugeführt. Dadurch,
dass der Gasvorrat mit dem Unterwassertransformator mitgeführt ist,
ist er in dessen räumlicher
Nähe angeordnet,
so dass eine notwendige Zufuhr von Gas in den Gasraum zur Druckregulierung
ohne nennenswerte Verzögerungszeiten
erfolgen kann.
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Nach einer anderen Ausgestaltung
des Verfahrens wird dem Gasraum Gas über eine Druckleitung von oberhalb
der Wasseroberfläche
zugeführt. Dabei
ist insbesondere von Vorteil, dass der Gasvorrat ohne großen Aufwand
ausgewechselt werden kann und dass sofern aufgrund eines Fehlers
kein Gasvorrat zur Verfügung
steht, anstelle des Gasvorrats über
die Druckleitung Atmosphärenluft
in den Außenraum
zugeführt
werden kann.
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Der Unterwassertransformator und
das Verfahren zum Anpassen des Drucks im Außenkessel eines Unterwassertransformators
wird näher
anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen
ersten Unterwassertransformator mit am Außenkessel angeordneten Druckausgleichsmitteln
und
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2 einen
weiteren Unterwassertransformator mit Druckausgleichsmitteln, die
im wesentlichen oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet sind.
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1 zeigt
einen unter Wasser 10 angeordneten Unterwassertransformator 1 mit
einem elektrischen Transformator 2 in einem Transformatorkessel 3.
Der Transformatorkessel 3 ist in einem Außenkessel 7 angeordnet
und von diesem umschlossen. In dem Außenkessel 7 ist außerdem eine
Kühlflüssigkeit 8 vorgesehen.
Der Transformatorkessel 3 ist ebenfalls mit einer weiteren
Kühlflüssigkeit 9 aufgefüllt, so
dass im Betrieb des Transformators 2 entstehende Wärme über die
Kühlflüssigkeit 9 durch
den Transformatorkessel 3 hindurch an die Kühlflüssigkeit 8 und
von dieser durch den Außenkessel
hindurch an das den Unterwassertransformator 1 umgebende
Wasser 10 abgegeben werden kann.
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Der Transformatorkessel 3 ist
mit elektrischen Kontaktanschlüssen 4, 5 und 6 ausgestattet. Diese
liegen im oberen Bereich des Transformatorkessels 3. Der Übersichtlichkeit
halber sind auch nur diese drei Kontaktanschlüsse 4, 5 und 6 dargestellt. Die
tatsächlich
notwendige Anzahl von Kontaktanschlüssen ergibt sich aus der Anzahl
der Phasen, für die
der Transformator 2 ausgebildet ist; üblicherweise sind pro Phase
zwei oder mehr Kontaktanschlüsse
erforderlich.
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Über
die elektrischen Kontaktanschlüsse 4, 5 und 6 sind
die elektrischen Anschlüsse 12, 13 und 14 des
Transformators 23 durch den Transformatorkessel 3 hindurch
in den Außenkessel 7 und
weiter über
elektrische Verbindungen 15, 16 und 17 zu
Außenanschlüssen 18, 19 und 20 am
Außenkessel 7 geführt. Die
Außenanschlüsse 18, 19 und 20 und auch
die elektrischen Verbindungen 15, 16 und 17 sind
ebenfalls im oberen Bereich des Außenkessels 7 angeordnet.
Im vorliegenden Fall sind die elektrischen Verbindungen 15, 16 und 17 über je ein
Anschlusselement 29, 30 bzw. 31 lös bar mit
den Kontaktanschlüssen 4, 5 bzw. 6 verbunden. Über die
Außenanschlüsse 18, 19 und 20 ist
der Transformator über
elektrische Verbindungsleitungen 21, 22 bzw. 23 zu
seinem Betrieb angeschlossen; die elektrischen Verbindungsleitungen 21, 22 und 23 sind
in der 1 nicht vollständig dargestellt;
sie können
beliebig unter Wasser 10 oder beispielsweise auch an die
Wasseroberfläche 11 geführt werden.
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Zum Druckausgleich zwischen dem im Transformatorkessel 3 herrschenden
Kesseldruck P1 und dem Außenkessel
herrschenden Druck P2 ist. eine Druckausgleichsvorrichtung 24 vorgesehen. Diese
kann nach bekannter Art beispielsweise mit einem Faltenbalg 24A ausgebildet
sein.
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Zum Anpassen des im Außenkessel
herrschenden Drucks P2 an den Wasserdruck P3 des den Außenkessel 7 umgebenden
Wassers 10 sind Mittel zum Druckausgleich 25 vorgesehen.
Die Druckausgleichsmittel 25 sind über eine Verbindungsleitung 26 mit
einem im Außenkessel 7 vorhandenen
Gasraum 27 verbunden. Der Gasraum 27 ist dadurch
gebildet, dass der Außenkessel 7 nur
teilweise mit der Kühlflüssigkeit 8 gefüllt und
der verbleibende Teil mit einem Gas 28 gefüllt ist.
Der Gasraum 27 ist derart gebildet, dass die elektrischen
Kontaktanschlüsse 4, 5 und 6 vollständig in
den Gasraum 27 liegen. Er ist also hinsichtlich seines
Volumens V1 so bemessen, dass die Kontaktanschlüsse 4, 5 und 6 von
Kühlflüssigkeit 8 freigehalten
sind. Durch diese Ausführung
sind die Kontaktanschlüsse 4, 5 und 6 durch
das Gas 28 und nicht durch die Kühlflüssigkeit 8 elektrisch
gegeneinander isoliert. Bei einem Eindringen von Wasser 10 in
den Außenkessel 7 durch ein
möglicherweise
auftretendes Leck, nimmt die Kühlflüssigkeit 8 zwar
eingedrungenes Wasser 10 auf, so dass sich deren elektrische
Durchschlagsfestigkeit absenkt; da die Kühlflüssigkeit 8 aber nicht
an die Kontaktanschlüsse 4, 5 und 6 gelangt,
ist die Gefahr eines elektrischen Überschlags zwischen zwei der
Kontaktanschlüsse 4, 5 und 6 nicht
gegeben. Die Durchschlagsfestigkeit zwischen den Kontaktanschlüssen 4, 5 und 6 ist
also durch möglicherweise
in den Außenkessel 7 eingedrungenes
Wasser 10 unbeeinflusst.
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Die Mittel zum Druckausgleich 25 weisen
einen Gasvorrat 32 auf, in dem das Gas 28 bevorratet ist.
Als Gas 28 kann beispielsweise Stickstoffgas oder SF6 oder
auch getrocknete Luft verwendet werden. Der Gasvorrat 32 ist. über ein
steuerbares Ventil 33 und über die Verbindungsleitung 26 mit
dem Gasraum 27 zur Zufuhr von Gas 28 verbindbar.
Um Gas 28 in den Gasraum 27 zuführen zu
können,
muss es im Gasvorrat 32 unter einem Druck P4 gespeichert sein,
der höher
ist als der höchste
auftretende Wert für
den Druck P2 im Außenkessel 7,
Das Ventil 33 kann – gesteuert über eine
Steuereinrichtung 34 – geöffnet oder
geschlossen werden. Das Schließen oder Öffnen des
Ventils 33 durch die Steuereinrichtung 34 erfolgt
unter Berücksichtigung
des Stands 35 der Kühlflüssigkeit 8 im
Außenkessel 7.
Dieser Füllstand 35 wird
mittels eines zu einer Sensoreinrichtung 36 gehörigen Flüssigkeitsstandssensors 36A erfasst
und als Ausgangsgröße A1 an
der Sensoranordnung 36 der Steuereinrichtung 34 zugeleitet.
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Das Verfahren zum Druckausgleich
zwischen dem Druck P2 im Außenkessel 7 und
dem Wasserdruck P3 wird im folgenden erläutert, wobei zunächst davon
ausgegangen wird, dass in den Außenkessel 7 weder
Flüssigkeit
eindringen noch aus diesem entweichen kann.
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Der Stand 35 der Kühlflüssigkeit 8 wird
in geeigneten Zeitabständen
erfasst. Liegt der Druck P2 unterhalb des Drucks P3, so wölben sich
die Wände 37 des
Außenkessels
nach innen, so dass das Gesamtvolumen V2 des Außenkessels verkleinert ist. Dadurch
steigt der Stand 35 der Kühlflüssigkeit 8 im Außenkessel
an und verkleinert das Volumen V1 des Gasraums 27, da die
Kühlflüssigkeit 8 nahezu
inkompressibel ist und dementsprechend das Gas 28 komprimiert
wird. Der erhöhte
Flüssigkeitsstand 35 wird mit
der Sensoreinrichtung 36 erfasst und der Steuereinrichtung 34 zugeleitet.
Liegt der erhöhte
Flüssigkeitstand 35 oberhalb
eines Grenzwerts SO, dann wird das Ventil 33 mit der Steuereinrichtung 34 geöffnet und
dadurch der Gasvorrat 28 mit dein Gasraum 27 verbunden.
Dabei wird Gas 28 aus dem Gasvorrat 32 in den
Gasraum 27 zugeführt.
Dabei steigt der Druck P2 im Außenkessel 7 an
und das Volumen V1 des Gasraums 27 vergrößert. sich.
Die Zufuhr von Gas 28 in den Gasraum 27 erfolgt
solange, bis der Flüssigkeitsstand 35 der
Kühlflüssigkeit 8 einen
vorgegebenen Sollwert S erreicht hat. Durch die Zufuhr von Gas 28 in
den Gasraum 27 und der damit verbundenen Erhöhung des
Drucks P2 im Außenkessel 7 erfolgt
eine Anpassung dieses Drucks P2 an den Wasserdruck P3 und gleichzeitig
bleibt sichergestellt, dass keine Kühlflüssigkeit 8 an die
Kontaktanschlüsse 4, 5 und 6 gelangt,
diese also stets im Gasraum 27 liegen.
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Im umgekehrten Fall, also wenn der
Wasserdruck P3 geringer wird als der Druck 2 im Außenkessel 7,
wölben
sich die Wände 37 des
Außenkessels nach
außen,
so dass das Gesamtvolumen V2 des Außenkessels 7 vergrößert ist
und der Stand 35 der Kühlflüssigkeit 8 absinkt.
Dieses Absinken des Stands 35 der Kühlflüssigkeit 8 wird ebenfalls über die
Sensoranordnung 36 erfasst und von der Steuereinrichtung 34 ausgewertet.
Erreicht der Stand 35 der Kühlflüssigkeit einen unteren Grenzwert
SU, dann wird mit der Steuereinrichtung 34 gesteuert ein
Ventil 38 geöffnet, über das
Gas 28 aus dem Gasraum 27 aus dem Außenkessel 7 abgelassen
wird. Dadurch sinkt der Druck P2 im Außenkessel 7, die Wölbung der
Wände 37 des
Außenkessels 7 verringert
sich und der Stand 35 der Kühlflüssigkeit 8 steigt
an. Dies wird durch die Sensoranordnung 36 erfasst und
der Steuereinrichtung 34 zugeleitet, die bei Erreichen des
Sollwerts S für
den Stand 35 der Kühlflüssigkeit 8 das
Ventil 38 gesteuert schließt.
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Mit den Druckausgleichsmitteln 25,
die die Steuereinrichtung 34, dem Gasvorrat 32,
die Verbindungsleitung 26, das Ventil 33, das
Ventil 38 und die Sensoranordnung 36 umfassen,
wird also das Volumen V1 durch gesteuerte Zufuhr von Gas 28 in
den Gasraum 27 bzw. durch gesteuerte Abfuhr von Gas 28 aus
dem Gasraum 27 eingestellt, Es wird also die Menge des
Gases 28 im Außenkessel 7 so
bemessen, dass der Druck P2 nahezu gleich dem Druck Pi ist oder
leicht oberhalb des Drucks P3 liegt und dass die Kontaktanschlüsse 4, 5 und 6 vollständig in
dem Gas 28 liegen. Das Einstellen des Drucks P2 mit Leichtem Überdruck
zu P3 bietet den Vorteil, dass bei einem Leck im Außenkessel 7 ein
Eindringen von Flüssigkeit
von außerhalb
des Außenkessels 7 verhindert
wird.
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Aus der Tatsache, dass bei einem
Leck im Außenkessel 7 ständig Gas
in den Außenkessel 7 zugeführt werden
muss, erkannt werden, dass das Leck vorliegt. Die ständige Gaszufuhr
in den Außenkessel 7 wird
ja im Prinzip automatisch von der Steuereinrichtung 34 über die
Sensoranordnung erfasst. Zur Erfassung eines Lecks im Außenkessel 7 kann
die Sensoranordnung 36 aber zusätzlich auch noch einen Feuchtigkeitssensor
(nicht dargestellt) umfassen, der im Bodenbereich des Außenkessels 7 angeordnet
ist und mit dem eingedrungenen Wasser detektiert werden kann.
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Eine andere Möglichkeit der Bemessung des Volumens
V1 des Gasraums 27 besteht darin, die Temperatur des Gases
so einzustellen, dass das Volumen V1 bei fester Gasmenge im Außenkessel 7 erreicht
ist und der Druck P2 an dem Druck P2 angepasst ist. Dazu können die
Mittel zum Druckausgleich eine nicht näher dargestellte Heizeinrichtung
aufweisen, mit der der Gasraum 27 beheizbar ist.
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Das beschriebene Verfahren zum Druckausgleich
geht zunächst
davon aus, dass in dem Außenkessel 7 keine
Flüssigkeit
(Wasser 10) eindringen und dem Außenkessel 7 auch keine
Flüssigkeit
entweichen kann und geht weiterhin davon aus, dass eine Wölbung/Beulung
der Wände 37 des
Außenkessels 7 verbunden
mit der dabei auftretenden mechanischen Belastung zulässig ist.
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Um die mechanische Belastung der
Wände 37 des
Außenkessels
möglichst
gering zu halten, kann die Anpassung des Drucks P2 an den Wasserdruck
P3 auch unter zusätzlicher
Erfassung dieser Drücke
P2 bzw. P3 selbst erfolgen; die Sensoranordnung 36 umfasst
dann weitere zusätzliche
Sensoren einmal zur Erfassung des Drucks P2 im Außenkessel und
zur Erfassung des Wasserdrucks P3 (siehe hierzu 2). Ebenso kann die Steuereinrichtung 34 oder
der Gasraum 32 entfernt vom Außenkessel 7 angeordnet
sein (siehe dazu auch 2).
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Mit dem beschriebenen Verfahren kann
das Anpassen des Drucks P2 im Außenkessel 7 an den Wasserdruck
P3 insbesondere während
eines Absenkens des Unterwassertransformators 1 unter Wasser 10 an
seinen Betriebsort oder umgekehrt beim Heraufholen des Unterwassertransformators 1 von
dort an die Wasseroberfläche 11 erfolgen.
Dabei ist eine kontinuierliche Druckanpassung des Drucks P2 im Außenkessel 7 an
einen sich erheblich ändernden
Wasserdruck P3 erforderlich.
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Das Ventil 38 kann im übrigen auch
so ausgebildet sein, dass es bei einem plötzlich auftretenden Überdruck
des Drucks P2 gegenüber
dem Druck P3 öffnet,
so dass dieser Druck auch schnell abgebaut wird. Dafür kann zusätzlich zu
dem Ventil 38 auch ein Überdruckventil
vorgesehen sein.
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In 2 ist
ein Unterwassertransformator 1A mit modifizierten Mitteln 39 zum
Druckausgleich dargestellt. Hier ist die Steuereinrichtung 34 entfernt vom
Außenkessel 7 angeordnet
und über
entsprechend lange Verbindungsleitungen 40, 41 und 42 mit der
Sensoranordnung 49 verbunden. Im weiteren Unterschied ist
der Gasvorrat 32 ebenfalls entfernt vom Außenkessel 7 angeordnet
und über
eine entsprechend lange als Druckleitung ausgebildete Verbindungsleitung 26 mit
dem Gasraum 27 verbunden. Der Gasvorrat 32 kann
bei dieser Ausgestaltung leicht ausgewechselt werden oder nachgefüllt werden,
da er sich leicht zugänglich
oberhalb der Wasseroberfläche 1 befindet.
Darüber
hinaus kann im Falle eines Lecks im Außenkessel 7, das an
einer Stelle angeordnet ist, durch die der Gasraum 27 undicht
ist und der Gasvorrat 32 nicht mehr ausreicht, um das durch
dieses Leck den Gasraum 27 entweichende Gas kontinuierlich
nachzufüllen,
zusätzlich zum
Gasvorrat 32 ein Kompressor (nicht dargestellt) oder eine
Pumpe (nicht dargestellt) an die Verbindungsleitung 26 angeschlossen
werden, um größere Gasmengen
oder anstelle von Gas 28 kontinuierlich getrocknete Luft
oder auch Atmosphärenluft
in den Außenkessel 7 zu
pumpen. Bei einem solchen Leck und bei einer solchen Vorgehensweise
sollte der Unterwassertransformator 1A möglichst
schnell zurück an
die Wasseroberfläche 11 geholt
werden, um das Leck entsprechend abzudichten oder anderweitige gleichwertige
Reparaturarbeiten am Unterwassertransformator 1A durchzuführen.
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Die Sensoranordnung 49 ist
im Unterschied zur Sensoranordnung 36 (1) nicht nur zur Erfassung des Stands 35 der
Kühlflüssigkeit 8 im
Außenkessel 7 ausgebildet,
sondern weist darüber
hinaus noch einen ersten Drucksensor 43 zur Erfassung des Drucks
P2 im Außenkessel
und einen zweiten Drucksensor 44 zur Erfassung des Wasserdrucks
P3 auf. Die mit den beiden Drucksensoren 43 und 44 erfassten
Druckwerte P2 und P3 werden als Ausgangsgrößen A2, A3 der Sensoranordnung 39 der
Steuereinrichtung 34 zugeleitet und von, dieser gemeinsam
mit dem erfassten Flüssigkeitsstand 35 bei
der Durchführung
des Verfahrens zum Druckausgleich zwischen dem Druck P2 und dem
Wasserdruck P3 und zum Einstellen des Volumens V1 des Gasraums 27 berücksichtigt.
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Die elektrischen Anschlüsse 12, 13 und 14 sind
beim Unterwassertransformator 1A über modifizierte Kontaktanschlüsse 45, 46 und 47 aus
den Transformatorkessel 3 herausgeführt. Die Kontaktanschlüsse 45, 46 und 47 sind
unmittelbar und nicht über
Anschlusselemente 29, 30 und 31 wie beim Transformator
nach 1 mit den elektrischen
Verbindungsleitungen 15, 16 und 17 verbunden.
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Zum Anpassen eines Drucks P2, der
höher ist
als der Wasserdruck P3, können
die Druckausgleichsmittel 39 auch so ausgebildet sein,
das Gas 28 zurück
in den Gasvorrat 33 geführt
wird. Dadurch kann das Ventil 38 entfallen.
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Als Gas 28 können sämtliche
Arten von elektrischen Isoliergasen bzw. Schutzgasen verwendet werden,
die nach Möglichkeit
schwer löslich
in der Kühlflüssigkeit 8 sind,
insbesondere kommt hier Stickstoff zum Einsatz.