DE10224074B4

DE10224074B4 - step switch

Info

Publication number: DE10224074B4
Application number: DE2002124074
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl.-Ing. Schmidbauer (FH)
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2022-06-01
Also published as: DE10224074A1

Abstract

Stufenschalter mit einem Rohrflansch (3) für den Anschluss an ein Ölausdehnungsgefäß, wobei der Stufenschalter ein mit Öl gefülltes Ölgefäß und einen Stufenschalterkopf (1) aufweist, wobei das Ölvolumen im Inneren des Stufenschalters über einen Rohrflansch (3) und ein Rohrleitungssystem mit dem Ölausdehnungsgefäß in Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das ins Innere des Stufenschalters führende Ende des Rohrflanschs (3) als gekrümmtes Rohr (4) ausgebildet ist, dessen freies Ende in Richtung des Stufenschalters gerichtet ist und dass am freien Ende des Rohres (4) ein Labyrinthsystem (5, 6) angeordnet ist, wobei das Labyrinthsystem (5, 6) derart ausgebildet ist, dass der Eintritt von Öl nur entgegen der Aufstiegsrichtung von Gas möglich ist.Tap-changer with a pipe flange (3) for connection to an oil conservator, wherein the tap-changer has an oil-filled oil pan and tap changer head (1), wherein the volume of oil inside the tap changer via a pipe flange (3) and a piping system with the oil conservator in Can be brought connection, characterized in that the leading into the interior of the tap changer end of the pipe flange (3) is designed as a curved tube (4) whose free end is directed in the direction of the tap changer and that at the free end of the tube (4) a labyrinth system (5, 6) is arranged, wherein the labyrinth system (5, 6) is designed such that the entry of oil is possible only against the rise direction of gas.

Description

Die Erfindung betrifft einen ölgefüllten Stufenschalter mit einem Rohrflansch für den Anschluss an ein Ölausdehnungsgefäß.The The invention relates to an oil-filled tap changer with a pipe flange for the connection to an oil conservator.

Stufenschalter mit einem eigenen Ölgefäß stehen üblicherweise mit einem Ölausdehnungsgefäß in Verbindung. Beim Betrieb eines Stufenschalters entsteht Wärme, die zu einer volumenmäßigen Ausdehnung des Stufenschalteröles führt. Um diese Volumenausdehnung zu kompensieren, steht das Innere des Stufenschalters, d. h. dessen Ölvolumen, über den Rohrflansch und ein Rohrleitungssystem mit einem Ölausdehnungsgefäß in Verbindung, das das bei Erwärmung sich zwangsläufig ergebende größere Ölvolumen aufnimmt.step switch with your own oil container are usually with an oil conservator in conjunction. The operation of a tap changer generates heat, which leads to a volumetric expansion the tap-changer oil leads. To compensate for this volume expansion, the interior of the Tap changer, d. H. its oil volume, over the Pipe flange and piping system connected to an oil conservator, that when heated inevitably resulting larger volumes of oil receives.

Ein solcher Stufenschalter ist beispielsweise in der Druckschrift „Laststufenschalter VACUTAP^® VV – Betriebsanleitung”, Druckimpressum BA 164/02de-0901/1000, der Anmelderin beschrieben. Dort ist gezeigt, dass am Stufenschalterkopf des in den Transformatorenkessel versenkten Stufenschalters mindestens ein Flanschanschluss vorgesehen ist, der mit dem separaten Ölausdehnungsgefäß in Verbindung steht. Solche Ölausdehnungsgefäße sind in zahlreichen Varianten im Einsatz; eine spezielle Ausführungsform ist z. B. aus der DE 35 04 916 C2 bekannt.Such a step switch, for example, in the publication "load tap VACUTAP ^® VV - Operating Instructions" PrintDisclaimer BA 164 / 02DE-0901/1000, the applicant. There it is shown that at least one flange connection, which is in communication with the separate oil expansion vessel, is provided on the tap changer head of the tap changer, which is immersed in the transformer tank. Such oil expansion vessels are in numerous variants in use; a special embodiment is z. B. from the DE 35 04 916 C2 known.

Bisher gebräuchliche Leistungstransformatoren besitzen ebenfalls ein Ausdehnungsgefäß, da auch bei diesen Transformatoren durch die Wicklungen Wärme erzeugt wird, die zu einer Temperaturerhöhung des Transformatorenöles führt, so dass sich – genau wie beim Stufenschalter – auch dieses Transformatorenöl ausdehnt. Ein derartiges Ölausdehnungsgefäß für einen Transformator ist z. B. in der DE 196 14 775 C2 beschrieben.Previously used power transformers also have an expansion vessel, as heat is also generated in these transformers by the windings, which leads to an increase in temperature of the transformer oil, so that - as well as the tap changer - this transformer oil expands. Such an oil conservator for a transformer is z. B. in the DE 196 14 775 C2 described.

Wird ein solcher bekannter Leistungstransformator mit einem Ölausdehnungsgefäß nun mit einem Stufenschalter der eingangs genannten Art ausgestattet, ergeben sich prinzipiell zwei Möglichkeiten. Zum einen kann ein einziges Ausdehnungsgefäß vorgesehen werden, das sowohl für den Volumenausgleich des Transformatorenöles als auch des Stufenschalteröles Verwendung findet. Dies ist zwar eine konstruktiv einfache Lösung, die jedoch den Nachteil hat, dass sich das durch das Schalten verunreinigte Öl des Stufenschalters mit dem des Transformators vermischen kann, so wie dies etwa in der DE AS 25 15 192 erläutert ist. Zum anderen ist es möglich, zwei getrennte Ölausdehnungsgefäße vorzusehen; Varianten für solche Ausführungen separater Ölausdehnungsgefäße sind in der DE 195 27 763 C2 beschrieben.If such a known power transformer equipped with an oil conservator now with a tap changer of the type mentioned, there are basically two options. On the one hand, a single expansion vessel can be provided, which is used both for the volume compensation of the transformer oil and the tap changer oil. Although this is a structurally simple solution, but has the disadvantage that the contaminated by the switching oil of the tap changer can mix with that of the transformer, as in the DE AS 25 15 192 is explained. On the other hand, it is possible to provide two separate oil expansion vessels; Variants for such versions of separate oil expansion tanks are in the DE 195 27 763 C2 described.

Aus der DE 100 10 737 A1 ist kürzlich ein Transformator bekannt geworden, der in seinem Inneren mindestens einen Radiator aufweist, dessen Volumen über eine Mehrzahl von konstruktiv besonders gestalteten Ausbauchungen vergrößerbar ist. Auf Grund dieser möglichen Volumenvergrößerung dieses Radiators kann das bisher erforderliche Ausdehnungsgefäß entfallen. Stattdessen wird bei diesem neuartigen Transformator die bei der Erwärmung des Öles entstehende Volumenvergrößerung durch die beschriebenen Ausbauchungen des internen Radiators kompensiert. Der große Vorteil dieses neuartigen Transformators besteht darin, dass er vollständig abgeschlossen ausgebildet sein kann; das Öl ist also hermetisch abgeschlossen enthalten, womit kein Kontakt des Öles mit der Umgebungsluft mehr möglich ist. Die vielfältigen Vorteile dieser neuartigen Transformatorenkonstruktion in ihrer praktisch wartungsfreien Ausführung liegen auf der Hand, eine besondere Schwierigkeit ergibt sich jedoch, wenn ein solcher Transformator mit einem Stufenschalter zur Spannungsregelung ausgerüstet werden soll.From the DE 100 10 737 A1 Recently, a transformer has become known, which has in its interior at least one radiator, the volume of which can be increased over a plurality of structurally specially designed bulges. Due to this possible increase in volume of this radiator, the previously required expansion tank can be omitted. Instead, in this new type of transformer, the increase in volume resulting from the heating of the oil is compensated by the bulges of the internal radiator described above. The great advantage of this novel transformer is that it can be made completely complete; The oil is therefore hermetically sealed, so that no contact of the oil with the ambient air is possible. The many advantages of this novel transformer design in its virtually maintenance-free design are obvious, but a particular difficulty arises when such a transformer is to be equipped with a tap changer for voltage regulation.

Soll der größte Vorteil dieses neuartigen Transformators, seine hermetisch abgeschlossene und damit weitgehend wartungsfreie Bauart, beibehalten werden, muss das – technisch erforderliche – Ölausdehnungsgefäß des Stufenschalters ebenfalls hermetisch abgeschlossen ausgebildet sein. Dies ist jedoch nicht ohne weiteres nach dem Stand der Technik möglich, da es immer wieder vorkommen kann, dass sich Gas im Rohrleitungssystem vom Stufenschalterkopf zum Ölausdehnungsgefäß sammelt. Der Grund dieser Gasentwicklung liegt in der thermischen Zersetzung des Stufenschalteröles infolge auftretender Schaltlichtbögen, des Aufheizens der Überschaltwiderstände sowie im Störfall durch Störlichtbögen. Auf Grund der geringeren Dichte des Gases steigt dieses nach oben, sammelt sich im höchsten Punkt des Rohrleitungssystems, bildet dort ein Gaspolster und führt damit zu Betriebsstörungen.Should the biggest advantage this novel transformer, its hermetically sealed and thus largely maintenance-free design, must be maintained that - technically required - oil conservator of the on-load tap-changer also be formed hermetically sealed. This is however not readily available in the state of the art, since it can happen again and again, that gas in the pipeline system collects from the tap changer head to the oil conservator. Of the The reason for this gas evolution is the thermal decomposition the tap-changer oil as a result of switching arcs, the heating of the switching resistors and in case of accident through arcs. On Due to the lower density of the gas, this gas rises, collects in the highest point of the piping system, forms there a gas cushion and leads with it to malfunctions.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Gasansammlung zu verhindern und damit ein autarkes, hermetisch geschlossenes Ausdehnungsgefäß gerade erst zu ermöglichen.task The invention is to prevent this accumulation of gas and thus a self-sufficient, hermetically sealed expansion vessel just now to enable.

Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.These Task is performed by a tap changer with the characteristics of the first Claim solved.

Durch das erfindungsgemäß ins Innere des Stufenschalters führende Rohr mit einem Labyrinthsystem am freien Ende wird auf technisch einfache aber dennoch wirkungsvolle Weise ein Einströmen des Gases in das zum Ölausdehnungsgefäß führende Rohrleitungssystem zuverlässig verhindert. Gase oder Gasblasen können nicht in die Leitung gelangen, sondern sammeln sich im oberen Bereich des Stufenschalterkopfes über dem Pegel des Ölvolumens. Das Stufenschalteröl jedoch kann bei Volumenänderung ohne weiteres das Labyrinthsystem durchströmen, so dass eine einfache Trennung der Medien Gas und Öl durch die Erfindung erzielt wird.By inventively leading into the interior of the tap changer tube with a labyrinth system at the free end is a technically simple yet effective way a flow of gas into the leading to the oil conservator piping system reliably prevented. Gases or gas bubbles can not get into the pipe, but accumulate in the upper part of the tap changer head above the level of the oil volume mens. The tap changer oil, however, can easily flow through the labyrinth system when changing volume, so that a simple separation of the media gas and oil is achieved by the invention.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.The Invention will be described by way of example with reference to drawings even closer explained become.

Es zeigen:It demonstrate:

1 den Kopf eines Stufenschalters nach dem Stand der Technik 1 the head of a tap changer according to the prior art

2 den Kopf eines erfindungsgemäßen Stufenschalters 2 the head of a tap changer according to the invention

3 die in Figur gezeigte Labyrinthanordnung allein in mehreren Teildarstellungen, und zwar a) und b) in zwei seitlichen Darstellungen, c) in schematischer Schnittdarstellung, d) in perspektivischer Darstellung 3 the labyrinth arrangement shown in Figure alone in several partial representations, namely a) and b) in two lateral views, c) in a schematic sectional view, d) in perspective view

4 ein weiteres Labyrinthsystem wiederum allein in mehreren Darstellungen, und zwar a) und b) in seitlichen Darstellungen, c) von oben, d) in seitlicher Schnittdarstellung und e) in perspektivischer Darstellung 4 another labyrinth system in turn alone in several representations, namely a) and b) in lateral representations, c) from above, d) in a lateral sectional view and e) in perspective view

5 das in 4 gezeigte Labyrinthsystem nochmals mit schematischer Darstellung des Ölweges weg vom Stufenschalterkopf hin zum Ölausdehnungsgefäß. 5 this in 4 shown labyrinth system again with a schematic representation of the oil path away from the tap changer head to the oil conservator.

In 1 ist ein Stufenschalterkopf 1 eines Stufenschalters gezeigt, der am Transformatorenkessel 2 befestigt ist. Der Stufenschalter selbst sowie die sich im Stufenschalterkopf 1 befindlichen Bauteile sind aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Seitlich am Stufenschalterkopf 1 ist ein mit dessen Volumen in Verbindung stehender Rohrflansch 3 vorgesehen, der zu einem, hier nicht gezeigten, hermetisch abgeschlossenen Ölausdehnungsgefäß führt. Der Pfeil in dieser Darstellung markiert die Fließrichtung des Öles bei Temperaturerhöhung und damit Volumenerhöhung. Es ist bei dieser Ausführung durchaus möglich, dass auch sich im Betrieb bildende Schaltgase in den Rohrflansch 3 gelangen, sich im oberen Bereich des Rohrsystemes zum Ölausdehnungsgefäß sammeln und damit zu Betriebsstörungen führen.In 1 is a tap changer head 1 a tap changer shown on the transformer tank 2 is attached. The tap-changer itself as well as in the tap-changer head 1 located components are omitted for reasons of clarity. Laterally on the tap changer head 1 is a pipe flange in communication with its volume 3 provided, which leads to a, not shown here, hermetically sealed oil conservator. The arrow in this illustration marks the direction of flow of the oil with temperature increase and thus volume increase. It is quite possible in this embodiment that even during operation forming switching gases in the pipe flange 3 get into the upper area of the pipe system to the oil conservator and thus lead to malfunction.

In 2 ist ein erfindungsgemäßer Stufenschalter gezeigt, an dessen ins Innere des Stufenschalterkopfes 1 führenden Bereich des Rohrflansches 3 ein nach unten sich erstreckendes gekrümmtes Rohr 4 befindet, an dessen freien Ende erfindungsgemäß ein Labyrinthsystem 5 befestigt ist. Dieses Labyrinthsystem 5, auf das weiter unten noch näher eingegangen wird, ist nach unten geschlossen ausgebildet, so dass Gasblasen vorbeigeführt werden und nicht in das Rohr 4 eindringen können, während dies für sich ausdehnendes Stufenschalteröl jederzeit möglich ist.In 2 an inventive tap changer is shown at the inside of the tap changer head 1 leading area of the pipe flange 3 a downwardly extending curved tube 4 located at the free end according to the invention, a labyrinth system 5 is attached. This labyrinth system 5 , will be discussed in more detail below, is formed closed down so that gas bubbles are passed and not in the pipe 4 while this is possible at any time for expanding tap-changer oil.

3 zeigt das Rohr 4 und das Labyrinthsystem 5 noch einmal allein. Letzteres besteht aus der nach unten geschlossen ausgebildeten Labyrinthglocke 51 mit einem unterbrochenen Befestigungsbereich 52 zur Befestigung am Rohr 4. 3 shows the tube 4 and the labyrinth system 5 alone again. The latter consists of the down closed trained labyrinth bell 51 with a broken attachment area 52 for attachment to the pipe 4 ,

4 zeigt eine weitere Ausführung mit dem Rohr 4 und einem anders gestalteten Labyrinthsystem 6. Hierbei ist eine wiederum nach untern geschlossene, im Übringen zylindrisch ausgebildete Labyrinthglocke 61 vorgesehen, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Rohres 4 entspricht, so dass eine Befestigung beider Teile auf einfache Weise möglich ist. Das Rohr 4 reicht dabei nicht bis zum Boden der Labyrinthglocke 61, so dass dort ein freies Volumen bleibt. Seitlich sind in der inneren Wandung der Labyrinthglocke 61 Aussparungen 62 vorgesehen, durch die das Öl von oben eindringen kann. 4 shows a further embodiment with the tube 4 and a differently designed labyrinth system 6 , Here is an in turn closed, cylindrically formed in Labyrinth bell 61 provided, the inner diameter of the outer diameter of the tube 4 corresponds, so that an attachment of both parts is possible in a simple manner. The pipe 4 does not reach to the bottom of the labyrinth bell 61 so that there remains a free volume. Laterally are in the inner wall of the labyrinth bell 61 recesses 62 provided, through which the oil can penetrate from above.

5 zeigt noch einmal den möglichen Weg des Stufenschalteröles bei Ausdehnung durch die Aussparungen 62 in den unteren, inneren Teil der Labyrinthglocke 61 und von dort durch das Rohr 4 schließlich zum Ölausdehnungsgefäß. Auch bei dieser Ausführung ist es für aufsteigende Gasblasen nicht möglich, in das Rohr 4 zu gelangen, vielmehr strömen diese auch hier um die Labyrinthanordnung 6 herum und sammeln sich im oberen Bereich des Stufenschalterkopfes über dem Pegel des Ölvolumens, wie weiter oben bereits erläutert. 5 again shows the possible path of the tap-changer oil when expanding through the recesses 62 into the lower, inner part of the labyrinth bell 61 and from there through the pipe 4 finally to the oil conservator. Also in this embodiment, it is not possible for ascending gas bubbles in the pipe 4 but they also flow around the labyrinth arrangement here 6 around and accumulate in the upper part of the tap changer head above the level of the oil volume, as already explained above.

Claims

Tap changer with a pipe flange ( 3 ) for connection to an oil conservator, where the tap changer is an oil pan filled with oil and a tap changer head ( 1 ), wherein the volume of oil in the interior of the tap changer via a pipe flange ( 3 ) and a piping system with the oil conservator can be brought into connection, characterized in that the leading into the interior of the tap changer end of the pipe flange ( 3 ) as a curved tube ( 4 ) is formed, whose free end is directed in the direction of the tap changer and that at the free end of the tube ( 4 ) a labyrinth system ( 5 . 6 ), the labyrinth system ( 5 . 6 ) is designed such that the entry of oil is possible only against the rise direction of gas.