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Lastumschalter für Stufentransformatoren Das flüssige Dielektrikum,
das zur Isolation der Kontaktteile des Lastumschalters dient und das von der übrigen
Isolierflüssigkeit des Transformators durch den Lastumschalterbehälter abgetrennt
ist, wird je nach Häufigkeit der Schaltungen und Größe der geschalteten Leistungen
mehr oder weniger stark zersetzt. Die Zersetzungsprodukte bleiben zum Teil im flüssigen
Dielektrikum in der Schwebe, setzen sich aber auch zum Teil an Lastumschalterteilen
sowie an der Wand des Lastumschalterbehälters ab. Dieser Behälter besteht aus Isolierstoff,
da er das Hochspannungspotential zwischen Lastumschalter und Erde, in diesem Fall
dem Trafodeckel, an den der Behälter angeflanscht ist, aufzunehmen hat. Der Feldverlauf
wird durch innen und außen am Lastumschalterbehälter angebrachte Abschirmringe,
wobei die unteren an den Lastumschalter, die oberen an das Erdpotential angelenkt
sind, so gesteuert, daß die Feldlinien hauptsächlich entlang der Wandung des Lastumschalterbehälters
verlaufen. Setzen sich nun an dieser Stelle die unter dem Einfluß des Schaltlichtbogens
entstehenden Verbrennungsrückstände ab, so wird die Isolierfähigkeit der Oberfläche
des Behälters sehr stark herabgesetzt. Es kann auf diesem Wege zu einem Überschlag
vom Lastumschalter zur Erde, in diesem Falle dem Trafodeckel kommen und somit unter
Umständen zur Zerstörung des Lastumschalters, was für die betreffende Anlage schwerwiegende
Folgen haben kann.
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Durch die deutsche Patentschrift 922 895 ist eine Kapselung des Lastumschalters
bekannt, die den Zweck verfolgt, den aufsteigenden Schaltgasen den Weg durch einen
möglichst feldfreien Raum vorzuschreiben, um eine Schwächung der Isolierfestigkeit
des flüssigen Dielektrikums durch eben diese Schaltgase zu verhindern. Durch Filter
soll dafür gesorgt werden, daß Verbrennungsrückstände nicht in die außerhalb der
Kapsel befindliche Isolierflüssigkeit gelangen können. Abgesehen davon, daß eine
vollständige, allseitige Kapselung des Schalters mit großen Schwierigkeiten verbunden
sein kann, besteht auch die Möglichkeit, daß im Laufe der Zeit doch Zersetzungsprodukte
der Isolierflüssigkeit durch den Filter hindurch gelangen können. Auch muß je nach
Schalthäufigkeit der Filter mehr oder weniger oft gewechselt werden. Zum anderen
ist das Volumen begrenzt, das zur Aufnahme des flüssigen Dielektrikums in einer
solchen Kapsel zur Verfügung steht, wenn die Kapsel nicht zu aufwendig werden soll.
Dabei dürfte sich jedoch eine häufige Erneuerung der Isolierflüssigkeit nicht umgehen
lassen, wobei jedesmal der Transformator außer Betrieb gesetzt werden muß. Die deutsche
Patentschrift 918 460 beschreibt einen Lastumschalter, bei dem der Lastumschalterantrieb
an einem Ende, der Lastumschalter selbst am anderen Ende eines Isolierhohlkörpers
befestigt ist. Dieser Isolierhohlkörper dient als Aufhängung des Lastumschalters
und hat gleichzeitig das beim Schalten erforderliche, von der Schaltwelle aufgebrachte
Drehmoment aufzunehmen. Die aus dem Schalterantrieb, dem Isolierhohlkörper und dem
eigentlichen Lastumschalter bestehende Einheit befindet sich in einem Isolierstoffgehäuse,
das das Transformatorenöl von dem Lastumschalteröl trennt. Dabei bilden jedoch der
Isolierhohlkörper und das Isolierstoffgehäuse keineswegs eine abgeschlossene ringförmige
Kammer, viehmehr steht der von beiden gebildete ringförmige Raum mit dem von dem
Isolierstoffkörper eingeschlossenen Volumen in direkter Verbindung, so daß das verschmutzte
Lastumschalteröl sowohl mit der Innenwand des Isolierhohlkörpers als auch mit der
des Isolierstoffgehäuses in Berührung kommt. Die Schmutzteile des Lastumschalteröles
können sich jeweils an der betreffenden Wandung festsetzen; wodurch die elektrische
Festigkeit der für den vollen Spannungsunterschied zwischen den Wicklungsanzapfungen
sowie dem Erdpotential des Deckelflansches bemessenen Weglänge an den am stärksten
beanspruchten Stellen wesentlich verschlechtert wird. Durch den zwischen Schalterantrieb
und dem Lastumschalter befindlichen Isolierhohlkörper soll auch lediglich eine leichtere
Zugänglichkeit zudem Schalterantrieb
ermöglicht werden. Eine ähnliche
Ausführungsform beschreibt die schweizerische Patentschrift 235 653, bei der ebenfalls,
wie bei der Ausführungsform gemäß der deutschen Patentschrift 918 460, die Gefahr
besteht, daß sich beim Schalten entstehende Verbrennungsrückstände an der elektrisch
hoch- beanspruchten Innenwand des Lastumschalterbehälters bzw. auf der Oberfläche
des Isolierhohlkörpers ablagern. Die Gefahr eines Überschlages längs @ der Wand
des Isolierhohlkörpers bzw. des- Isolierstoffgehäuses ist daher durchaus gegeben,
zumal beide Behälter an ihren oberen Enden an Erdpotential angelenkt sind bzw. in
ihrem unteren Bereich mit dem Hochspannungspotential in Verbindung stehen.
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Ferner ist in der deutschen Patentschrift 892180 eine Lastumschalteranordnung
bekanntgeworden, bei der um den eigentlichen Lastumschalter eine ringförmige, abgeschlossene
Kammer mit hochwertigem Dielektrikum angeordnet .ist. Jedoch ist auch hier die Gefahr
eines Überschlages zwischen dem Erdpotential führenden Deckel und dem auf Hochspannungspotential
befindlichen Boden nicht ausgeschlossen, da sich an der Innenseite des Innenzylinders
Schmutzteilchen ablagern und eine Schmutzbrücke bilden können. Befindet sich der
Innenzylinder in einem Bereich hoher Feldstärke, so wird die Gefahr eines Überschlages
noch erhöht.
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Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden, und
bezieht sich auf einen Lastumschalter für Stufentransformatoren, bei dem zur Erhöhung
der Isolierfestigkeit im Bereich hoher elektrischer Feldstärken zwischen der einer
Verschmutzung unterliegenden Isolierflüssigkeit des Lastumschalters und dem Rand
des den Lastumschalter enthaltenden Behälters eine allseitig öldicht geschlossene,
ringförmige Kammer, die mit sauberer Isolierflüssigkeit gefüllt ist, vorgesehen
ist.
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Die Aufgabe wird bei einem derartigen Lastumschalter erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die ringförmige Kammer durch einen in den Lastumschalterbehälter
oberhalb des Lastumschalters eingesetzten Isolierstoffkörper gebildet ist, der aus
zwei ringförmigen Isolierstoffscheiben besteht, die durch ein in ihrem Zentrum angeflanschtes
Isolierstoffrohr miteinander verbunden, in ihrer Form genau den Konturen des Lastumschalterbehälters
angepaßt und gegen diesen abgedichtet sind.
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In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung sind Abschirmringe
derart angeordnet, daß die größte elektrische Feldstärke im Bereich der ringförmigen
Kammer liegt. Ferner kann eine der beiden Isolierstoffscheiben vorteilhaft mit einem
elastischen Balg versehen sein, dessen Volumen mit der ringförmigen Kammer in Verbindung
steht. Schließlich kann der Isolierstoffkörper im Lastumschalterbehälter zweckmäßig
kolbenartig verschiebbar sein.
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Durch die Erfindung wird in einfacher aber sicherer Weise verhindert,
daß die Wand des Lastumschalterbehälters in dem Gebiet, in welchem das Hochspannungspotential
vom Lastumschalter gegen Erde ansteht, mit den Verbrennungsrückständen der Isolierflüssigkeit
des Lastumschalters in Berührung kommt. Damit aber wird sicher vermieden, daß in
dem Bereich erhöhter elektrischer Beanspruchung, nämlich an der Innenwand des Lastumschalterbehälters,
eine Zone geringerer elektrischer Festigkeit sich ausbildet, die zu außerordentlich
nachteiligen elektrischen Überschlägen führen würde. Durch die mit sehr einfachen
Mitteln. zu verwirklichende, aber äußerst wirkungsvolle Erfindung wird eine wesentliche
höhere Betriebssicherheit des Lastumschalters gegenüber den herkömmlichen Methoden
erreicht. Eine vorteilhafte Gestaltungsform - der Erfindung zeigt die Figur der
Zeichnung.
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DieZeichnung zeigtdenEinbau desIsolierstoffkörpers im Lastumschalterbehälter
1 oberhalb des Lastumschalters mit Widerständen 2. Die Isolierstoffplatten 3 sind
durch das Isolierstoffrohr 4 in ihrem Zentrum miteinander verbunden. Dieses gestattet
auch einen Durchlaß der Lastumschalter-Isolierflüssigkeit 5 zum Ausdehnungsgefäß
6. Die so gebildete ringförmige Kammer 7 ist gegenüber dem restlichen Raum im Lastumschalterbehälter
durch die Dichtungen 8 abgedichtet. In der oberen Isolierstoffplatte befindet sich
ein elastischer Balg 9, der bei' Erwärmung eine Ausdehnung der Isolierflüssigkeit
zuläßt. Zur Steuerung des Potentials sind innerhalb und außerhalb der Kammer 7 in
an sich bekannter Weise Abschirmringe 10 angebracht, wobei die unteren an
den Lastumschalter; die oberen an den Trafodecke111 angelenkt sind. Es entsteht
dadurch im Bereich der verschmutzten Isolierflüssigkeit, d. h. in dem Isolierstoffrohr
4, eine nahezu feldfreie Zone, während sich im Gebiet der größten Feldstärke
das saubere Dielektrikum befindet.
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Bei einer notwendig werdenden Erneuerung der Isolierflüssigkeit des
Lastumschalters wird nur das verschmutzte Dielektrikum aus dem Lastumschalterbehälter
abgesaugt, während die Isolierflüssigkeit in der ringförmigen Kammer 7 unberührt
bleibt. Bei einer evtl. notwendigen Demontage des Lastumschalters wird nach Abnahme
des Deckels 12 der aus den Platten 3 und dem Rohr 4 bestehende Isolierstoffkörper,
der auch kolbenartig verschiebbar ausgebildet sein kann, herausgenommen, wonach
der Lastumschalter freiliegt-Der Isolierstoffkörper kann sowohl aus einzelnen Teilen
zusammengesetzt als auch einem Stück gefertigt werden.