-
Transformator, insbesondere Meßwandler oder Drosselspule, vorzugsweise
für Hochspannungsanlagen ZurVerringerung der Explosionsgefahr oderBrandgefahr bzw.
der Ausbreitung eines etwa entstandenen Brandes ist es bei ölisolierten Transformatoren,
Drosselspulen und Meßwandlern insbesondere für hohe Spannungen bekannt, die erforderliche
Ölmenge durch Einbringen von Ouarzkörnern oder Quarzsand in das Gehäuse des Apparates
zu verringern. Eine weitere Verringerung der Ölmenge hat man durch eine entsprechende,
die Hochspannungsspule bzw. -spulen mehr oder weniger vollständig umhüllende Isolierung
aus Papier od. dgl. erreichen können, da bei Verwendung derartiger Isolierungen
der Hochspannung führenden Teile das Gehäuse der Gestalt der aktivenTeile des Transformators
bzw. Meßwandlers weitgehend angepaßt und somit in seinenAbmessungen verkleinert
werden kann.
-
Es sind ferner ölarme Transformatoren und Meßwandler bekannt, bei
denen die Zwischenräume zwischen den ölimprägnierten aktiven Teilen und den Gehäusewandungen
durch härtbares Gießharz,gegebenenfalls mit Füllstoffen, wie z: B. Quarzsand oder
Quarzmehl versetzt, ausgefüllt sind, bei denen also das Gießharz an die Stelle des
bei den eingangs erwähnten Transformatoren benutzten 0l-Sand-Gemisches tritt. Das
zur Füllung der Hohlräume innerhalb der aktiven Teile, insbesondere der Hochspannungsspulen
und zu deren Imprägnierung dienende Öl kann nach dem Einfüllen des Gießharzes in
das Gehäuse und nach dessen Härtung durch die Öffnungen des oder der Ausführungsisolatoren,
zweckmäßig unter Vakuum, eingebracht werden. Ein anderer, ebenfalls bekannter Weg
zur Herstellung solcher Transformatoren besteht darin, das die aktiven Teile enthaltenden
Gehäuse unter Vakuum mit Öl zu füllen und danach durch Einfüllen des härtbaren,
gegebenfalls mit Füllstoffen gestreckten Gießharzes das zwischen den aktiven Teilen
und den Gehäusewandungen befindliche Öl zu verdrängen, worauf die Härtung des Gießharzes
durchgeführt wird. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß solche Transformatoren und
Meßwandler mit Gießharz zwischen den aktiven Teilen und den Gehäusewandungen noch
weniger Öl enthalten, da bei ihnen das in dem Öl-Sand-Gemisch der eingangs erwähnten
Transformatoren enthaltene 01 auch in Fortfall gekommen ist. Sie haben jedoch
einen sehr schwerwiegenden Nachteil: Wenn nämlich infolge eines Fehlers in einem
solchen Transformator oder Meßwandler eine plötzliche Gasbildung in dem Isolieröl
auftritt, so hat dies zur Folge, daß im Innern des Apparates der Druck plötzlich
sehr stark ansteigt und, da der die aktiven Teile umgebende Gießharzkörper äußerst
widerstandsfähig gegenüber mechanischen Beanspruchungen ist, also eine Verdämmung
bedeutet, so groß wird, daß der Gießharzkörper mit dem ihn enthaltenden Gehäuse
plötzlich explosionsartig gesprengt wird. Der dabei unter Umständen entstehende
Brand ist zwar wegen der nur geringen Ölmenge verhältnismäßig ungefährlich, jedoch
werden durch die Zersprengung des Gießharzkörpers die benachbarten Teile und Apparate
der den Transformator oder Meßwandler enthaltenden Anlage stark gefährdet. Dieser
Gefahr kann man auch nicht durch Anordnung eines Ausdehnungsgefäßes für das Isolieröl
begegnen, weil ein solches nur die betriebsmäßig auftretenden, langsam stattfindenden
Volumenänderungen, nicht aber plötzlich auftretende starke Drucksteigerungen ausgleichen
kann.
-
Durch die Erfindung soll auch dieser schwerwiegende Nachteil vermieden
werden. Sie betrifft einen Transformator, insbesondere Meßwandler oder Drosselspule,
vorzugsweise für Hochspannungsanlagen, bei dem bzw. bei der die aktiven Teile in
einem Körper aus härtbarem Gießharz eingebettet sind, die feinen Hohlräume innerhalb
der aktiven Teile, insbesondere der Hochspannungsspule bzw. -spulen, jedoch mit
einem flüssigen Isoliermittel, z. B. Öl, gefüllt sind. Erfindungsgemäß wird die
gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der die aktiven Teile umhüllende Gießharzkörper
Stellen verringerter mechanischer Festigkeit aufweist, an denen er bei einer in
seinem Innern auftretenden plötzlichen starken Drucksteigerung ohne explosionsartige
Zersprengung reißt oder bricht. Diese erfindungsgemäß vorgesehenen sogenannten Sollbruchstellen
werden so bemessen, daß sie wohl den betriebsmäßig auftretenden Beanspruchungen
standhalten, jedoch bei im Innern des Transformators, Meßwandlers oder der Drosselspule
auftretenden plötzlichen starken Drucksteigerungen nachgeben; d. h., der Gießharzkörper
reißt oder bricht an den Sollbruchstellen, ohne daß
eine explosionsartige
Zersprengung stattfindet. Je nach der Anordnung und der Zahl der Sollbruchstellen
zerfällt der Gießharzkörper also in eine mehr oder weniger große Zahl kleinerer
oder größerer Stücke, ohne daß durch diese die benachbarten Teile und Apparate der
den Transformator, Meßwandler oder die Drosselspule enthaltenden Anlage gefährdet
werden. Es empfiehlt sich, auch in dem die Ausleitung bzw. Ausleitungen umhüllenden
Teil des Gießharzkörpers Stellen verringerter mechanischer Festigkeit, also sogenannte
Sollbruchstellen, vorzusehen. Wenn es sich um einen Transformator, insbesondere
Meßwandler, oder eine Drosselspule handelt, bei dem der die aktiven Teile enthaltende
Gießharzkörper mit einem Gehäuse versehen ist, kann es von Vorteil sein, wenn auch
dieses den Gießharzkörper enthaltende Gehäuse, gegebenenfalls auch der die Ausleitung
bzw. Ausleitungen enthaltende, aus Isoliermaterial bestehende Teil des Gehäuses
entsprechend angeordnete Stellen verringerter mechanischer Festigkeit (z. B. durch
Anordnung von Kerben in der Gehäusewand) aufweist, damit auch das Gehäuse ebenso
wie der Gießharzkörper bei plötzlichen starken Drucksteigerungen an den Sollbruchstellen
nachgeben kann.
-
Wohl ist es bereits bekannt gewesen, in mit Isolierflüssigkeit gefüllten
Gehäusen elektrischer Apparate an geeigneter Stelle, nämlich am Ausdehnungsgefäß
eine zerreißbare Membran (Sollbruchstelle) vorzusehen, die bei einem unzulässig
hohen inneren Überdruck zerplatzt oder zerstört wird. Durch diese Maßnahme soll
erreicht werden, daß das mit Isolierflüssigkeit gefüllte Apparategehäuse bei Auftreten
eines unzulässig hohen inneren Überdruckes nicht zersprengt wird, sondern erhalten
bleibt. Es ist nicht möglich, c'#'_ese bei mit Isolierflüssigkeit gefüllten Apparatgehäusen
bekannte Maßnahme etwa bei elektrischen Apparaten anzuwenden, bei denen die aktiven
Teile in einem Körper aus härtbarem Gießharz eingebettet und nur die feinen Hohlräume
innerhalb der aktiven Teile mit einem flüssigen Isoliermittel gefüllt sind; denn
bei einer plötzlichen starken Drucksteigerung im Innern des Gießharzkörpers würde
dieser schon explosionsartig gesprengt werden, bevor sich die plötzliche Drucksteigerung
auf eine solche irgendwo am Gießharzkörper vorzusehende Membran überhaupt auswirken
und diese zerstören könnte. Bei der Erfindung wird demgemäß auch nicht etwa von
dieser Maßnahme Gebrauch gemacht, sondern es wird durch die erfindungsgemäß vorgesehenen
Sollbruchstellen dafür gesorgt, daß bei einer plötzlichen starken Drucksteigerung
im Innern des Gießharzkörpers dieser (gegebenenfalls mit dem ihn enthaltenden Gehäuse)
sozusagen sanft zerfällt. Die Erfindung bringt also einen wesentlichen Fortschritt
insofern, als erstmalig ein wirksamer Schutz gegen die eingangs geschilderte Gefahr
einer explosionsartigen Zersprengung des Gießharzkörpers von Transformatoren, Meßwandlern
oder Drosselspulen der in Rede stehenden Art und gegen die schwerwiegenden Folgen
einer solchen Zersprengung geschaffen wird.
-
Stellen verringerter mechanischer Festigkeit im Sinne der Erfindung
kann man in dem Gießharzkörper durch Einlagen schaffen, die vor dem Einfüllen des
Gießharzes an den gewünschten Stellen eingesetzt sind und mit dem Gießharz, gegebenenfalls
infolge entsprechender Vorbehandlung ihrer Oberflächen, keine oder nur eine Bindung
eingehen, die eine wesentlich geringere mechanische Festigkeit aufweist als das
Gießharz selbst nach seiner Härtung. Die Einlagen können z. B. aus Hartpapier, Preßspan
oder ähnlichem Isoliermaterial bestehen, an Stellen, wo keine Potentialdifferenz
zwischen der Gehäusewand und den aktiven Teilen herrscht, auch aus dünnem Metallblech
oder Metallfolie. Um keine Bindung oder nur eine Bindung sehr geringer mechanischer
Festigkeit zwischen den Einlagen und dem sie umgebenden Gießharz zu schaffen, kann
man die Einlagen mit Silikonfett oder einem anderen entsprechend geeigneten Mittel
bestreichen oder überziehen. Derartige Trennmittel sind zum Bestreichen der Innenwandungen
von zur Herstellung von Gießharzkörpern dienenden Gießformen bekannt. Die gemäß
der Erfindung vorgesehenen Sollbruchstellen in dem Gießharzkörper, an denen beispielsweise
bei Verwendung von mit dem Gießharz keine Bindung eingehenden Einlagen mehr oder
minder feine Spalte vorhanden sind, beeinträchtigen auch an Stellen hoher elektrischer
Beanspruchung die elektrische Festigkeit bzw. Durchschlagsfestigkeit der Isolation
in keiner Weise, weil sich diese Spalte od. dgl. ja mit dem flüssigen Isoliermittel
füllen, welches zur Ausfüllung der feinen und feinsten Hohlräume innerhalb der aktiven
Teile dient.
-
Die Erfindung ist mit Vorteil auch bei solchen Transformatoren oder
Meßwandlern anwendbar, bei denen das die aktiven Teile enthaltende Gehäuse, gegebenenfalls
einschließlich des die Ausleitung bzw. Ausleitungen enthaltenden Teiles des Gehäuses,
in an an sich bekannter Weise aus Gießharz oder aus Preßmaterial besteht und bisher
mit 01 gefüllt worden ist. Auch hier kann man die groben, insbesondere zwischen
den aktiven Teilen und den Wandungen des Gießharzgehäuses befindlichen Hohlräume
mit Gießharz ausfüllen und in diesem Gießharzkörper Stellen verringerter mechanischer
Festigkeit vorsehen, während die feinen und feinsten Hohlräume innerhalb der aktiven
Teile mit einem flüssigen Isoliermittel, z. B. C51, gefüllt sind.
-
Schließlich ist die Erfindung aber auch dann mit Vorteil anwendbar,
wenn das Gehäuse von dem die groben Hohlräume ausfüllenden Gießharzkörper selbst
mitgebildet wird, wenn also die aktiven Teile des Transformators, Meßwandlers oder
der Drosselspule, wie an sich bekannt, in eine Gießform eingesetzt und diese dann
mit härtbarem Gießharz gefüllt wird; die feinen und feinsten Hohlräume innerhalb
der aktiven Teile, insbesondere innerhalb der Hochspannungsspule bzw. -spulen werden
vor oder nach dem Einfüllen des Gießharzes in die Gießform mit einem flüssigen Isoliermittel,
z. B. Öl, gefüllt. Auch bei derartigen, an sich bekannten ölarmen Transformatoren,
Meßwandlern oder Drosselspulen mit Gießharzmantel (also ohne besonderem Gehäuse)
kann man zur Vermeidung des vorher geschilderten Nachteiles Sollbruchstellen im
Sinne der Erfindung anordnen.
-
Die zur Schaffung von Stellen verringerter mechanischer Festigkeit
vorgesehenen Einlagen können bis zur Gehäusewand reichen. Es ist aber auch möglich,
sie in einem geringen Abstand von der Gehäusewand enden zu lassen, so daß an den
Sollbruchstellen, also an den die Einlagen enthaltenden Stellen des die groben Hohlräume
ausfüllenden Gießharzkörpers außen schmale Stege verbleiben, die jedoch so schwach
sind, daß sie die beabsichtigte Funktion der Sollbruchstellen nicht etwa verhindern
könnten. Wenn jedoch das Gehäuse von dem die groben Hohlräume ausfüllenden Gießharzkörper
selbst gebildet wird, wenn es sich also um einen in einer abnehmbaren Gießform vergossenen
Transformator oder Meßwandler handelt, so müssen die zur Schaffung von Stellen verringerter
mechanischer Festigkeit vorgesehenen Einlagen in
einem geringen
Abstand von der sozusagen das Gehäuse bildenden Zone des Gießharzkörpers enden,
so daß aus dem Innern des Transformators oder Meßwandlers durch die Sollbruchstellen
bzw. durch die an diesen Stellen vorhandene Spalte das flüssige Isoliermittel, z.
B. Öl, nicht nach außen heraustreten kann.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung in
Gestalt eines einpolig an die Hochspannung anzuschließenden Spannungswandlers dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch den Spannungswandler, während
in den Fig.2 und 3 Querschnitte gemäß A-B bzw. C-D gezeichnet sind. Der beispielsweise
rahmenförmige Eisenkern 11 trägt auf seinem einen Schenkel die Niederspannungswicklung
12 und darüber die Hochspannungswicklung 13, deren eines Ende mit dem auf Erdpotential
befindlichen Eisenkern 11 verbunden ist, während das andere Ende durch den röhrenförmigen
Hohlraum 14 der zweckmäßig mit Kondensatoreinlagen oder Steuerelektroden versehenen
Ausleitung 15 nach oben zum Anschluß an die Hochspannung herausgeführt ist. Die
Hochspannungswicklung 13 ist in bekannter Weise mit einer Papierisolation 13a umhüllt,
so daß der Wickelkörper außen mit einem leitenden oder halbleitenden Belag versehen
werden kann, der an Erdpotential gelegt wird. Eisenkern und Wicklungen sind in einem
Metallgehäuse 16 untergebracht, das auf seinem Dekkel einett Ausführungsisolator
17, z. B. aus Porzellan, trägt, in dem die Ausleitung 15 zum Wandlerkopf 18 mit
dem Hochspannungs-Anschlußbolzen 19 verläuft. Im Wandlerkopf kann ein Ausdehnungsgefäß,
z. B. ein Faltenbalg für das die feinen und feinsten Hohlräume der aktiven Wandlerteile,
insbesondere -wicklungen ausfüllende flüssige Isoliermittel, z. B. Öl, angeordnet
sein. Die groben Hohlräume, insbesondere die Hohlräume zwischen den Wandungen des
Metallgefäßes 16 bzw. des Ausführungsisolators 17 und den aktiven Wandlerteilen
11 bis 15 sind mit härtbarem, gegebenenfalls durch Streckmittel, wie
Quarzsand od. dgl. gemagerten Gießharz 20, vorzugsweise Epoxydharz, gefüllt. Das
Einfüllen des Gießharzes und das Einfüllen des flüssigen Isoliermittels kann nach
einem der eingangs kurz beschriebenen bekannten Verfahren erfolgen. Zur Schaffung
der gemäß der Erfindung vorgesehenen Sollbruchstellen sind, wie die Fig.2 und 3
erkennen lassen, in dem Gießharzkörper 20 eine Mehrzahl von Einlagen, z. B. aus
Hartpapier oder Preßspan, vorgesehen, die vor dem Einfüllen des Gießharzes eingesetzt
sind. Die zwischen der Ausleitung 15 und dem Ausführungsisolator 17 radial angeordneten,
beispielsweise acht Einlagen 21 (Fig. 2) teilen den oberen, im Ausführungsisolator
17 liegenden Teil des Gießharzkörpers 20 in acht Stücke, die nicht miteinander zusammenhängen
bzw. deren gegenseitige Bindung über die Einlagen nur eine geringe mechanische Festigkeit
aufweist. In entsprechender Weise ist der in dem Gefäß 16 liegende untere Teil des
Gießharzkörpers 20 durch beispielsweise auch acht Einlagen 22 (Fig. 3) unterteilt,
welche ebenso wie die Einlagen 21 die sogenannten Sollbruchstellen bilden. Die Einlagen
22 können aus leitendem oder halbleitendem Material, z. B. dünnem Metallblech oder
Metallfolie, bestehen, wenn die Hochspannungswicklung 13 mit ihrem Isolationsauftrag
13a außen mit einem geerdeten Belag versehen ist. Die Einlagen 21 und 22 sind der
besseren Übersicht wegen in Fig. 1 nicht dargestellt. Wie jedoch aus Fig.1 ersichtlich
ist, kann eine weitere Sollbruchstelle zwischen dem oberen und unteren Teil des
Gießharzkörpers 20 vorgesehen werden, indem dort etwa in Höhe des den Ausführungsisolator
17 tragenden Deckels eine Einlage 23 in Gestalt einer ringförmigen Scheibe angeordnet
wird. Es ist möglich, die Zahl der Einlagen und damit der Sollbruchstellen noch
zu vermehren; beispielsweise kann inan den im Gefäß 16 liegenden Teil des Gießharzkörpers
20 durch eine ähnlich der Einlage23 angeordneteEinlage weiter unterteilen. Die gleiche
Maßnahme kann man auch bei dem im Ausführungsisolator 17 befindlichen Teil des Gießharzkörpers
anwenden.