DE1144836B - Electrical apparatus, in particular a transformer or transducer, with an air-sealed housing filled with insulating fluid - Google Patents

Electrical apparatus, in particular a transformer or transducer, with an air-sealed housing filled with insulating fluid

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DE1144836B
DE1144836B DEM52001A DEM0052001A DE1144836B DE 1144836 B DE1144836 B DE 1144836B DE M52001 A DEM52001 A DE M52001A DE M0052001 A DEM0052001 A DE M0052001A DE 1144836 B DE1144836 B DE 1144836B
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electrical apparatus
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Dr-Ing Dieter Kind
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    • H01G2/00Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/14Protection against electric or thermal overload
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • H01F27/10Liquid cooling
    • H01F27/12Oil cooling
    • H01F27/14Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Description

Elektrischer Apparat, insbesondere Transformator oder Meßwandler, mit einem luftabgeschlossenen, mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse Bei elektrischen Apparaten, wie Transformatoren, Meßwandlem, Drosselspulen, Kondensatoren, deren Gehäuse mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt und gegen die Außenluft dicht abgeschlossen ist, muß man bekanntlich Einrichtungen für den Ausgleich der temperaturbedingten Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit vorsehen. So ist es bekannt, das Gehäuse derartiger Apparate mit dehnbaren Wandungen zu versehen oder mittels eines Metallfaltenbalges gegen die Außenluft abzuschließen. Auch hat man schon innerhalb des vollständig mit Isolierflüssigkeit gefüllten, gegen die Luft vollkommen abgeschlossenen Gehäuses mit Luft oder Stickstoff gefüllte Zellen angeordnet, die bei Volumenänderungen des Öles komprimiert werden oder sich ausdehnen. Diese bekannten Konstruktionen sind jedoch verhältnismäßig teuer; auch besteht bei ihnen die Gefahr, daß die dehnbaren Wandungen des Behälters oder der komprimierbaren Zellen bzw. der Faltenbelag durch die betriebsmäßig auftretenden mechanischen Beanspruchungen allmählich undicht oder gar beschädigt bzw. zerstört werden. Ferner sind schon elektrische Apparate mit einem Gaspolster, z. B. Stickstoffpolster, bekannt, das oberhalb oder auch in besonderen Kammern unterhalb des Isolierflüssigkeitsspiegels im oder am Apparategehäuse angeordnet ist. Nachteilig ist bei diesen bekannten Anordnungen, daß die Gaspolster verhältnismäßig viel Raum beanspruchen, auch wenn man die sie enthaltenden Kammem in sogenannten toten Räumen, wie Ecken, Zwickeln od. dgl., unterzubringen versucht. Den gleichen Nachteil hat auch ein bekannter elektrischer Kondensator mit einem luftabgeschlossenen, mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse, in dem schwammartige Körper, welche in sich vollkommen abgeschlossene gasgefüllte Räume (Poren) besitzen, zum Ausgleich der Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit untergebracht sind.Electrical apparatus, in particular transformer or transducer, with an air-tight housing filled with insulating liquid. For electrical Apparatus such as transformers, measuring transducers, inductors, capacitors, their Housing filled with an insulating liquid and sealed against the outside air is, one must, as is well known, facilities for the compensation of temperature-related Provide changes in the volume of the insulating liquid. So it is known the case to provide such apparatus with expandable walls or by means of a metal bellows complete against the outside air. Also one has already been within the completely Housing filled with insulating liquid and completely sealed off from the air cells filled with air or nitrogen are arranged which, when the volume changes in the Compress or expand. These known constructions are but relatively expensive; they also run the risk that the stretchable Walls of the container or the compressible cells or the pleat lining the operationally occurring mechanical stresses gradually leaking or can even be damaged or destroyed. Furthermore, electrical devices are already included a gas cushion, e.g. B. nitrogen cushion, known that above or in particular Chambers arranged below the insulating liquid level in or on the apparatus housing is. The disadvantage of these known arrangements is that the gas cushions are relatively take up a lot of space, even if you put the chambers containing them in so-called Dead spaces, such as corners, gussets or the like. Tried to accommodate. The same A well-known electrical capacitor with an air-tight, Housing filled with insulating liquid, in the sponge-like body, which in have completely closed gas-filled spaces (pores) to compensate the volume changes of the insulating liquid are accommodated.

Es ist ferner bekannt, in mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäusen von elektrischen Apparaten, wie Transformatoren, Meßwandlern od. dgl., Verdrängungskörper für die Isolierflüssigkeit einzubauen, um die in diesen Apparaten befindliche Isolierflüssigkeitsmenge zu verringern. Als Verdrängungskörper hat man bisher aus entsprechend vorbehandeltem Holz oder aus Gießharz hergestellte Körper oder auch eingeschütteten Sand verwendet.It is also known in housings filled with insulating liquid of electrical apparatus, such as transformers, transducers or the like, displacement bodies for the insulating liquid to accommodate the amount of insulating liquid in these devices to reduce. The displacement body has so far been made of appropriately pretreated Wood or bodies made of cast resin or poured sand are used.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Apparat, wie Transformator, Meßwandler, Kondensator od. dgl., mit einem luftabgeschlossenen, mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse, in dem sich ein oder mehrere Verdrängungskörper für die Isolierflüssigkeit befinden.- Erfindungsgemäß sind der oder die Verdrängungskörper als mit Luft oder Gas gefüllte komprimierbare, zugleich zum Ausgleich der Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit dienende Körper ausgebildet und aus gummielastischem Stoff mit einer Vielzahl in sich gas- und flüssigkeitsdicht geschlossener Hohlräume hergestellt. Während die bisher bekanntgewordenen Verdrängungskörper bzw. eine Sandfüllung lediglich zur Verdrängung einer gewissen Menge der Isolierflüssigkeit dient, erfüllen bei der Erfindung der oder die komprimierbaren Körper nicht nur eine Verdrängungsfunktion, sondern sorgen gleichzeitig für einen Ausgleich der temperaturbedingten Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit. So ergibt sich ein besonders raumsparender Aufbau für elektrische Apparate mit einem luftabgeschlossenen, Verdrängungskörper enthaltenden Gehäuse.The invention relates to an electrical apparatus, such as a transformer, Measuring transducer, capacitor or the like, with an air-sealed, with insulating liquid filled housing in which there is one or more displacement bodies for the insulating liquid Located.- According to the invention, the displacement body (s) as with air or Gas-filled compressible, at the same time to compensate for the volume changes of the insulating liquid Serving body formed and made of elastic material with a variety in gas- and liquid-tight closed cavities are produced. While the previously known displacement body or a sand filling only for Displacement of a certain amount of the insulating liquid is used to meet the Invention of the compressible body or bodies not only have a displacement function, but at the same time ensure a compensation for the temperature-related changes in volume the insulating liquid. This results in a particularly space-saving structure for electrical Apparatus having an air-tight housing containing displacement body.

Der oder die komprimierbaren Verdrängungskörper können aus Natur- oder Kunststoffschaum bestehen. Beispielsweise sind geschäumte Elastomere (z. B. Butadien-Acrylsäurenitrüe, Polychlorophene) oderweichgestelltePolyurethane oder mitPolysulfiden flexibilisierte Epoxydharze in mit Treibmitteln geschäumter Form zur Verwendung als komprimierbare Körper gemäß der Erfindung geeignet; sie sind auch gegenüber der Isolierflüssigkeit beständig, also z. B. ölfest. Derartige Schaumstoffe sind an sich bekannt und käuflich. Die Verwendung solcher Stoffe als komprimierbare Körper zur Verdrängung von Isolierflüssigkeit und zugleich zum Ausgleich der Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit in luftabgeschlossenen elektrischen Apparaten bringt wesentliche Vorteile mit sich. So ist ein allmähliches Undichtwerden oder eine Beschädigung der komprimierbaren Körper, durch die betriebsmäßig auftretenden mechanischen Beanspruchungen nicht zu befürchten, selbst wenn der eine oder andere von den zahllosen Hohlräumen undicht werden sollte. Ferner kann man den aus dem genannten Schaumstoff bestehenden komprimierbaren Körpern leicht jede beliebige Form geben, so daß man auch die schmalsten, kleinsten toten Räume zur Unterbringung der komprimierbaren Körper ausnutzen und so zu kleinstmöglichen Abmessungen des elektrischen Apparates gelangen kann. Auch ist die Anfertigung der komprimierbaren Verdrängungskörper gemäß der Erfindung sehr einfach und billig, da derartige Schaumstoffe in der Regel in Form von Platten geliefert werden, aus denen man sich leicht beliebig gestaltete Körper herausschneiden kann. Auch ist es möglich, komprimierbare Körper größerer Abmessungen durch Aneinandersetzen oder Aufeinanderlegen mehrerer Schaumstoffkörper kleinerer Abmessungen zu bilden. Die Hohlräume in den Schaumstoffkörpern können mit Luft oder mit Stickstoff oder einem anderen elektronegativen Gas, z. B. Schwefelhexafluond, gefüllt sein.The compressible displacement body (s) can be made of natural or plastic foam. For example, foamed elastomers (e.g. Butadiene-acrylic acid nitrate, polychlorophenes) or softened polyurethanes or Epoxy resins made flexible with polysulphides in foamed form with blowing agents suitable for use as a compressible body according to the invention; they are also resistant to the insulating liquid, so z. B. oil resistant. Such foams are known per se and can be bought. The use of such substances as compressible bodies to displace insulating fluid and at the same time to compensate the volume changes of the insulating liquid in air-sealed electrical Apparatus has significant advantages. Such is a gradual leak or damage to the compressible body caused by the operationally occurring mechanical stresses are not to be feared, even if one or the other should leak from the innumerable cavities. You can also use the named foam existing compressible bodies easily any Give shape so that you can accommodate even the narrowest, smallest dead spaces exploit the compressible body and thus to the smallest possible dimensions of the electrical apparatus. Also the making of the compressible Displacement body according to the invention is very simple and cheap, since such foams usually supplied in the form of plates from which one can easily arbitrarily can cut out designed bodies. It is also possible to have compressible bodies larger dimensions by putting several foam bodies together or on top of one another to form smaller dimensions. The cavities in the foam bodies can with air or with nitrogen or another electronegative gas, e.g. B. sulfur hexafluond, be filled.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die komprimierbaren Verdrängungskörper so fein unterteilt werden, daß sie als Schüttgut - ähnlich wie grobkörniger Sand - in das Gehäuse einbringbar sind. Denn in dieser Form können sie auch zur Verdrängung der Isolierflüssigkeit an solchen Stellen verwendet werden, an denen der Einbau von Verdfängungskörpern bekannter Art nicht oder nur mit sehr großem Aufwand und Kosten möglich ist.It when the compressible displacement body is particularly advantageous so finely divided that they are as bulk material - similar to coarse-grained sand - Can be introduced into the housing. Because in this form they can also lead to repression the insulating liquid can be used in those places where the installation of known displacement bodies or only with great effort and Cost is possible.

Bei elektrischen Apparaten für hohe und sehr hohe Spannungen kann es zweckmäßig sein, den oder die komprimierbaren Verdrängungskörper bzw. einige von ihnen mit einer leitenden oder halbleitenden elektrostatischen Schirmung zu versehen, so daß einerseits unerwünscht hohe Feldstärken in den Hohlräumen vermieden werden und andererseits die komprimierba.ren Körper gleichzeitig als potentialsteuernde Elektroden wirken können. Die elektrostatische Schirmung kann aus metallischen Leitern, z. B. schmalen und dünnen Kupferfolien oder -dränten oder aus einem grob- oder feinmaschigen Gitter oder Gewebe aus solchen metallischen Leitern bestehen. Statt dessen ist es aber auch möglich, den oder die komprimierbaren Körper ganz. oder teilweise mit einem elektrisch leitenden oder halbleitenden Außenbelag zu versehen, der so elastisch ist, daß er den Volumenänderungen des oder der komprimierbaren Körper ohne Beeinträchtigung seiner Funktionsfähigkeit zu folgen vermag. Dieser leitende oder halbleitende Außenbelag kann z. B. durch Aufwickeln eines mit einer elektrisch leitenden oder halbleitenden Beschichtung versehenen Bandes hergestellt werden, welches die erforderliche Elastizität besitzt, um den Volumenänderungen ohne Beschädigung folgen zu können.With electrical apparatus for high and very high voltages it may be expedient to use the compressible displacement body (s) or some of them with a conductive or semiconductive electrostatic shield provided, so that on the one hand undesirably high field strengths in the cavities avoided and on the other hand the compressible bodies at the same time as potential-controlling Electrodes can work. The electrostatic shielding can consist of metallic conductors, z. B. narrow and thin copper foils or wires or from a coarse or fine mesh Grid or fabric consist of such metallic conductors. Instead it is but also possible to completely compress the compressible body. or partially with to provide an electrically conductive or semiconductive outer covering that is so elastic is that it changes in volume of the compressible body or bodies without impairment is able to follow its functionality. This conductive or semi-conductive exterior surface can e.g. B. by winding one with an electrically conductive or semiconducting Coating provided tape can be produced, which has the required elasticity in order to be able to follow the volume changes without damage.

Wohl hat man schon vorgeschlagen, bei in Gießharz unter Vakuumeinwirkung eingebetteten elektrischen Bauelementen oder Geräten ein Polster aus gummielastischem Stoff mit in sich gas- und flüssigkeitsdicht geschlossenen Hohlräumen, z. B. aus Kunststoffschaum wie Zeltkautschuk, vorzusehen. Dieses Polster dient jedoch zur Aufnahme von Längendifferenzen zwischen den einzubettenden Teilen und dem Gießharz sowie zum Schutz der einzubettenden Teile gegen die beim Schrumpfen des Gießharzes während des Härtens auftretenden Druckbeanspruchungen, also zur Lösung einer gänzlich anderen Aufgabe, als sie der Erfindung zugrunde liegt.It has already been suggested that in cast resin under the action of a vacuum embedded electrical components or devices a cushion made of rubber-elastic Substance with gas- and liquid-tight closed cavities, z. B. off Plastic foam such as tent rubber to be provided. However, this pad is used for Recording of length differences between the parts to be embedded and the casting resin as well as to protect the parts to be embedded against the shrinkage of the cast resin compressive stresses occurring during hardening, so to solve a completely different object than the invention is based.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel für einen elektrischen Apparat gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar für einen ölisolierten Spannungswandler in Isoliermantelbauweise. Mit 11 ist die entsprechend isolierte Hochspannungswicklung bezeichnet, deren eines Ende geerdet wird und deren anderes Ende durch die gesteuerte Durchführung 12 an Hochspannung geführt wird. Sie umschlingt den einen auch die nicht dargestellte Niederspannungs-oder Sekundärwicklung tragenden Schenkel des rahmenförmigen Eisenkernes 13 und ist mit diesem in einem luftabgeschlossenen, vollständig mit Öl gefüllten Gehäuse untergebracht, das aus einem Isoliermantel 14 mit metallischem geerdetem Fundament 15 und metallischem, auf Hochspannungspotential befindlichem Deckel16 besteht. In dem durch Kreuzschraffur hervorgehobenen unteren Teil 17 des Gehäuses befinden sich zum Ausgleich der Volumenänderungen des Isolieröles und gleichzeitig als Ölverdrängungskörper dienende komprimierbare Körper aus gummielastischem Stoff mit einer Vielzahl in sich gas- und flüssigkeitsdicht geschlossener Hohlräume. Diese Schaumstoffkörper _ können entweder in ihrer Größe und Gestalt den Abmessungen des Raumes 17 entsprechend angepaßt sein, oder sie werden als Schüttgut in den Raum 17 gefüllt.In the drawing, an embodiment for a is schematically electrical apparatus according to the invention shown, namely for an oil-insulated Voltage converter in insulating jacket design. With 11 is the correspondingly isolated Designates high voltage winding, one end of which is grounded and the other End is passed through the controlled implementation 12 to high voltage. She embraces the one that also carries the low-voltage or secondary winding (not shown) Leg of the frame-shaped iron core 13 and is with this in an air-tight, Housing completely filled with oil, which consists of an insulating jacket 14 with metallic grounded foundation 15 and metallic, on high voltage potential located lid16 consists. In the lower one, highlighted by cross hatching Part 17 of the housing is located to compensate for the changes in volume of the insulating oil and at the same time serving as oil displacement body compressible body made of rubber elastic Substance with a multitude of gas- and liquid-tight closed cavities. This foam body _ can either in their size and shape the dimensions of the room 17 must be adapted accordingly, or they are in bulk in the room 17 filled.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrischer Apparat, wie Transformator, Meßwandler, Kondensator od. dgl., mit einem luftabgeschlossenen, mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse, in dem sich ein oder mehrere Verdrängungskörper für die Isolierflüssigkeit befinden, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Verdrängungskörper als mit Luft oder Gas gefüllte komprimierbare, zugleich zum Ausgleich der Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit dienende Körper ausgebildet und aus gummielastischem Stoff mit einer Vielzahl in sich gas- und flüssigkeitsdicht geschlossener Hohlräume hergestellt sind. PATENT CLAIMS: 1. Electrical apparatus, such as transformer, measuring transducer, Condenser or the like, with an air-tight, filled with insulating liquid Housing in which there is one or more displacement bodies for the insulating liquid located, characterized in that the displacement body or bodies than with air or gas-filled compressible, at the same time to compensate for the changes in volume of the Body used for insulating liquid and made of rubber-elastic material a multitude of cavities closed in a gas- and liquid-tight manner are. 2. Elektrischer Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. daß der oder die komprimierbaren Verdrängungskörper aus Natur- oder Kunststoffschaum bestehen. 2. Electrical apparatus according to claim 1, characterized in that. that the or the compressible displacement bodies are made of natural or plastic foam. 3. Elektrischer Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die komprimierbaren Verdrängungskörper (bzw. einige von ihnen) mit einer leitenden oder halbleitenden elektrostatischen Schirmung versehen sind. 3. Electrical apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the or the compressible displacement body (or some of them) with a conductive or semiconducting electrostatic shielding. 4. Elektrischer Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Schirmung aus einem den oder die komprimierbaren Verdrängungskörper ganz oder teilweise umgebenden elektrisch leitenden oder halbleitenden Außenbelag besteht, der so elastisch ist, daß er den Volumenänderungen des oder der komprimierbaren Körper ohne Beeinträchtigung seiner Funktionsfähigkeit zu folgen vermag. 4. Electrical apparatus according to claim 3, characterized in that the electrostatic shielding off one that completely or partially surrounds the compressible displacement body (s) there is an electrically conductive or semiconducting outer surface that is so elastic, that it changes in volume of the compressible body is able to follow without impairing its functionality. 5. Elektrischer Apparat nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daB die komprimierbaren Verdrängungskörper so fein unterteilt sind, daB sie als Schüttgut in das Gehäuse einbringbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 588 229.5. Electric Apparatus according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that that the compressible displacement bodies are so finely divided that they are called Bulk material can be introduced into the housing. Considered publications: German patent specification No. 588 229.
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