DE1090309B

DE1090309B - Betriebsueberwachung von Transformatoren bei Ausdehnungsgefaessen mit Luftabschluss

Info

Publication number: DE1090309B
Application number: DET16990A
Authority: DE
Inventors: Andreas Glasbrenner
Original assignee: TRANSFORMATORENWERK AUGUST LEP
Current assignee: TRANSFORMATORENWERK AUGUST LEP
Priority date: 1959-07-23
Filing date: 1959-07-23
Publication date: 1960-10-06

Description

Betriebsüberwachung von Transformatoren bei Ausdehnungsgefäßen mit Luftabschluß Die Überwachung von Transformatoren und sonstigen mit Isolieröl gefüllten elektrischen Apparaten erfolgt maßgeblich über das Ausdehnungsgefäß, das für das Isolieröl, welches infolge stetiger Belastungs-und damit Temperaturschwankungen im Transformator laufend sein Volumen ändert, ein Atmen gegenüber der Außenatmosphäre zuläßt.
Die Berührumng des Isolieröles mit der Außenatmosphäre, also mit Faktoren wie Sauerstoff und Feuchtigkeit, die wesentlich zur Alterung und Isolationsverschlechterung des Öles beitragen, versuchte man auf verschiedene Arten zu verhindern. So wurde über dem Öl des Transformators eine Stickstoffüllung mit Ölvorlage oder auch separatem Gasbehälter aus Gummi oder ölausdehner mit Luftentfeuchter und schließlich vollkommener Luftabschluß mittels Gummimembran im Ausdehnungsgefäß ausgeführt.
Letztere Ausführung stellt die technisch beste Lösung dar, da eine Ölverschlechterung durch den Einfiuß der Außenatmosphäre hier vollkommen ausgeschaltet ist, wodurch Transformatoren dieser Bauart praktisch keinerlei Wartung mehr erfordern. Zur sicheren Abgrenzung des Luftraumes gegen den Ölraum wird statt der bisherigen einfachen Membran eine Doppelmembran angeordnet, bei der die auf dem Ölspiegel liegende Membranplatte aus ölfestem Gummi (z. B. Perbunan) besteht, während für die den Luftraum abschließende Membran aus möglichst gasdichtem Material (Silikon, Kunststoff usw.) verwendet wird, um die Gasdiffusion in das Öl zu verhindern. Beide Membranplatten liegen dicht aufeinander. Sie können außerdem eine plastische, gasdichte Zwischenschicht erhalten und bilden dann eine Dreischichtmembran.
Für die Betriebsüberwachung sind bereits Schutzeinrichtungen bekannt, bei denen eine auf Druck ansprechende Membran die auftretenden Öldruckschwankungen auf einen Zeigermechanismus überträgt. So wird mittels einer Membran ein auf Druckdifferenz ansprechendes, signalbetätigendes Druckanzeigegerät mit Vergleichsbehälter oder durch zwei Kammern, wovon die eine konstantes, die andere veränderliches Volumen aufweist, oder durch ein Über-oder Unterdruckventil, das durch einen Schwimmer gesteuert wird, oder durch Verdrängung von Flüssigkeit in einem geschlossenen Raum usw. die Auslösung von Signalen ermöglicht, um Störungen im Betrieb zu melden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Ausdehnungsgefäß für die Ölbehälter von elektrischen Geräten mit schwankendem Ölspiegel, insbesondere Transformatoren mit einer in bekannter Weise in der Mitte des Ausdehnungsgefäßes als dichte Trennwand zwischen dem Öl des Transformators und der darüberliegenden Luft angeordneten dehnbaren Membran aus einer oder mehreren Schichten, wodurch eine Berührung der beiden verschiedenen Medien verhindert wird, wobei erfindungsgemäß über einer Öffnung in der Mitte der Membran ein durchsichtiges Rohr aufgesetzt ist, das sowohl als Entlüftungsrohr wie auch als Ölstandsrohr dient. Das obere Ende des Rohres ist dicht gegen die Außenluft abgeschlossen und mit einer Entlüftungsschraube versehen, die zum Ablassen von Luft und Gas dient und die von außen betätigt werden kann. Durch die Atmungsbewegung der Membran infolge des schwankenden Ölspiegels wird bewirkt, daß das Ölstandsrohr mit der darin sichtbaren Ölsäule aus dem Ausdehnungsgefäß heraus sichtbar steigt und fällt und damit den jeweiligen Ölstand anzeigt.
Um eine eventuelle Gasbildung im Transformator anzuzeigen und auch zu melden, wird in besagtes Ölstandsrohr ein transparenter Schwimmer eingesetzt, in dessen Innenraum eine Signallampe eingebaut ist, die von einer Kontaktvorrichtung über dem Schwimmer durch den Antrieb in der Ölsäule gesteuert wird.
Bei Luft- oder Gasauftritt sinkt die Ölsäule mit dem Schwimmer von seiner höchsten Lage im Ölstandsrohr ab und zeigt damit nach außen sichtbar die Gasbildung an, während gleichzeitig durch die Schwimmerbewegung nach unten ein Kontaktpaar betätigt wird, das die elektrische Meldung vollzieht, indem sichtbar die Lampe im Schwimmer aufleuchtet und ein Warnsignal auf der Warte eingeschaltet wird. Der maximale Ölstand wird gemeldet durch die Betätigung des Kontaktes, ebenso der minimale durch Kontakt.
Zur näheren Erklärung dient Abb. I mit der vereinfachten Seitenansicht III mit den üblichen Profileisenfüßen und Ölstandsrohr 3 ... 11, während die Seitenansicht II Füße mit Rohrstutzen zeigt, die zugleich die Funktion des Explosionsventils übernehmen. Hier ist auch der seitlich angebaute Membrananzeiger 14, der das Ölstandsrohr 3 ... 11 ersetzt, gezeichnet. Wie aus Abb. I und III ersichtlich, trägt die im zweiteiligen Ausdehnungsgefäß 1 zwischengeflanschte Gummimembran 2 über einer Öffnung in ihrer Mitte ein transparentes Ölstandsrohr 4, das über ein Führungsrohr 3 mit trichterförmigem Ansatz gestülpt ist und durch den schwankenden Ölspiegel mit der Membran 2 steigt und fällt. Durch die trichterförmige Ausbildung des unteren Endes des Führungsrohres 3 werden Gase, die vom Transformator kommen, zwangläufig in das mit 01 gefüllte Ölstandsrohr 4 geleitet, wo sie nach oben steigen und ein Absinken der Ölsäule bewirken und damit den Gasauftritt nach außen sichtbar anzeigen. Ein Schwimmer aus transparentem Material enthält in seinem Inneren eine Meldelampe 10, die durch Aufleuchten den Gasauftritt anzeigt. Gleichzeitig betätigt dieser Schwimmer ein Kontaktpaar 11, wodurch der Gasauftritt zur Warte gemeldet werden kann. Eine Entlüftungsschraube 7 kann zum Entlüften bei der Inbetriebsetzung und zum Ablesen von Gas sowie zur Entnahme von Gasproben bei Störungen von außen bedient werden. Der im allgemeinen bisher übliche Buchholzschutz, der ohnehin lediglich bei Ausdehnungsgefäßen mit Öl-Luft-Berührung anwendbar ist, kommt damit in Fortfall, ebenso der Luftfeuchter.
Ein transparenter Schutzzylinders mit Entlüftungslöcher 6 schützt diese Anordnung gegen Witterungseinflüsse.
An Stelle der mechanischen und optischen Anzeige-und Meldegeräte können zweckmäßigerweise auch elektronisch gesteuerte Geräte verwendet werden.
Bei der Verwendung eines zylindrischen Ausdehnungsgefäßes können in die Ecken viertelkreisförmige Rohrbogen eingeschweißt werden, die als Auflage für die Membran dienen, um zu einer ovalen Form der sich dehnenden Gummiplatte 2 und damit einer gleichmäßigen Dehnbeanspruchung zu führen.
Zwei zusätzliche Rohrstutzen 12 mit vergrößertem Querschnitt, die zugleich als Befestigungskonsolen für das Ausdehnungsgefäß auf dem Transformatordeckel dienen, wirken als Explosionsschutz und ermöglichen trotzdem die einwandfreie Funktion des Gasschutzmelders dadurch, daß die Öffnungen im Transformatordeckel für den Anschluß dieser Stutzen mit einem Kragen nach unten versehen sind, so daß die im Transformator auftretenden Gasen nicht durch diese beiden Stutzen, sondern nur durch den in der Mitte liegenden kleineren Stutzen mit dem darüberliegenden Ölstandsrohr entweichen und damit angezeigt werden können oder auch dadurch, daß von der Unterseite des Deckels eine Membran 13 den Stutzen verschließt, die dann bei Überdruck zerstört wird.
Bei gegebener Einschränkung in der Bauhöhe der Transformatoren wird an Stelle des beschriebenen Ölstandsrohres für die Ölstandsmeldung Abb. I und III ein Druckmelder 14 verwendet, der den jeweiligen Ölstand anzeigt, sowie die minimale und maximale Ölmenge meldet und ebenfalls in einem Gerät vereinigt ist, das mittels einer Membran auf den Öldruck anspricht und in der Stirnseite der unteren Hälfte des Ölausdehnungsgefäßes eingebaut ist (Abb. II). Die Membran dieses Gerätes 14 ist so dimensioniert, daß bei einem Explosionsstoß im Transformator die Drucksteigerung im Ausdehnungsgefäß ausreicht, um diese Membran zu zerstören, wodurch dem Öl der Weg zum Ausströmen frei gemacht wird, wobei aber im Augenblick der Zerstörung der maximale Ölstandkontakt betätigt wird und den dann eintretenden Explosionsstoß bereits meldet.
Eine andere Lösung besteht darin, daß eine mechanische Überdruckfederauslösung den Ölablaß ohne die Zerstörung der Membran durch Aufklappen des Instrumentes zuläßt, wobei dieses um ein Scharnier ausgeschwenkt werden kann und nach Beheben der Störung ohne zusätzlichen Aufwand von Ersatzteilen wieder in die Betriebsstellung eingeklinkt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Ausdehnungsgefäß für die Ölbehälter von elektrischen Geräten mit schwankenden Ölspiegel, insbesondere Transformatoren mit einer in bekannter Weise in der Mitte des Ausdehnungsgefäßes als dichte Trennwand zwischen dem Öl des Transformators und der darüberliegenden Luft angeordneten dehnbaren Membran, wodurch eine Berührung der beiden verschiedenen Medien verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß über einer Öffnung in der Mitte der Membran ein durchsichtiges Rohr aufgesetzt ist, das sowohl als Entlüftungsrohr wie auch als Ölstandrohr verwendet wird.
2. Ölstandanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölstandrohr am oberen Ende dicht gegen die Außenluft abgeschlossen ist und mit einer Entlüftungsschraube versehen ist, die zum Ablassen von Luft und Gas dient und von außen betätigt werden kann.
3. Ölstandanzeiger nach Anspruch 1 und 2 für luftdicht abgeschlossene Ausdehnungsgefäße mit Dehnungskörper, welcher durch die Atmungsbewegung des Öles gehoben und gesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Olstandrohr mit der Ölsäule durch den schwankenden Ölspiegel aus dem Ausdehnungsgefäß heraus sichtbar steigt und fällt und damit den jeweiligen Ölstand anzeigt.
4. Ölstandanzeiger nach Anspruch 1 bis 3 mit eingebauter Gasanzeige- und Gasmeldevorrichtung für die Signalisierung von Störungen, dadurch gekennzeichnet, daß im Ölstandrohr von außen sichtbar ein transparenter Schwimmer mit eingebauter Glühbirne und Kontaktvorrichtung bei Luft- oder Gasaustritt von seiner höchsten Lage im Ölstandrohr mit dem Ölspiegel absinkt und damit den Gasauftritt sichtbar nach außen anzeigt und gleichzeitig durch die Betätigung eines Kontaktpaares elektrisch meldet.
5. Ölstandrohr mit einer Meldelampe für gasfreien Betrieb des Transformators nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Schwimmer betätigte Kontakt sowohl die im Schwimmer eingebaute Meldelampe wie auch ein Relais auf der Warte oder ein Signal schaltet.
6. Ölstandanzeiger nach Anspruch 1 bis 5, der zugleich als Ölstandmelder zum Anzeigen des maximalen und minimalen Ölstandes dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigerohr jeweils in seiner höchsten und tiefsten Stellung einen elektrischen Meldekontakt betätigt.
7. Ölstandrohr nach Anspruch 1 bis 6 mit Führungsrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr über dem Einlaufstutzen des Ausdehnungsgefäßes mit Abstand angeordnet ist und an seinem unteren Ende mit einer trichterförmigen Erweiterung befestigt ist. B.
Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 1 bis 7 mit der Funktion eines Explosionsventils, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem üblichen Anschlußstutzen zusätzlich zwei Rohrstutzen mit vergrößertem Durchmesser vorgesehen werden, die auf dem Transformatordeckel aufgeflanscht werden und gleichzeitig als Träger für das Ausdehnungsgefäß wie auch als Explosionsauslaß dienen.
9. Ausdehnungsgefäß mit zwei zusätzlichen Rohrstutzen entsprechend Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Rohrkrümmer ausgebildet sind und an einer Seitenwand des Transformators angeschlossen sind, während der Anschluß für Gasauslaß über dem Deckel in der bisher üblichen Weise erfolgt.
10. Rohrstutzen als Konsolen und zugleich Explosionsauslaß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaustritt durch diese Stutzen dadurch verhindert wird, daß entweder die besagten Transformatordeckelöffnungen mit einem Kragen nach unten versehen sind oder dieselben von unten mit einer Membran verschlossen werden, die bei Überdruck zerstört wird.
11. Ausdehnungsgefäß mit Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die halbkreisförmige Auflage der Membran an den Stirnseiten des zylindrischen Ausdehnungsgefäßes dadurch erzielt wird, daß Rohrbogen als Viertelkreise in die Ecken der oberen und unteren Ausdehnerhälfte eingeschweißt werden.
12. Ölstandanzeiger und -melder für seitlichen Einbau in das Ausdehnungsgefäß mit Minimum-und Maximumkontakt sowie Öldruckauslösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf Druck ansprechende Membran die auftretenden Öldruckschwankungen auf einen Zeigermechanismus mit Endkontakten überträgt und zugleich als Überdrucksicherung durch Zerstörung der Membran oder auch durch eine mechanische Überdruckfederauslösung wirksam ist, wobei alle diese Funktionen in einem Gerät vereinigt sind, das an der Stirnseite des Ausdehnungsgefäßes eingebaut ist.
13. Ölausdehnungsgefäß mit Überwachungseinrichtungen für Transformatoren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Geräte elektronisch gesteuert sind.
14. Membranausdehner nach Anspruch 1 bis 13 mit dehnbarer Trennwand zwischen Öl und Luft, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zweier Membranplatten ein Durchdringen der beiden verschiedenen Medien dadurch verhindert wird, daß auf der Ölseite eine ölfeste Gummimembran den sicheren Ölabschluß gewährleistet, während auf der Luftseite eine gasdichte Silikon- oder elastische Kunststoffmembran die Gasdiffusion in das Öl verhindert, oder daß diese beiden Membranen mit verschiedenen Eigenschaften zu einer Zweischichtmebran ausgebildet werden.
15. Membranausdehner nach Anspruch 14 mit einer Dreischichtmembran, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Gummimembranen eine plastische gasdichte Zwischenschicht eingefügt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 766 050, 748 174, 715 853, 721679, 962 003, 949 355, 950 140, 925 662; deutsche Auslegeschriften Nr. 1005 178, 1044 947.