DE1754497U

DE1754497U - TRANSFORMER WITH OIL EXPANSION VESSEL USED TO COOL THE OIL.

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Publication number: DE1754497U
Application number: DEL7592U
Authority: DE
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1953-04-10
Filing date: 1953-04-10
Publication date: 1957-10-24

Description

Transformator mit zur Kühlung ces öls mitverwendetemÖlausdehnungsgeläß 0 Uei äß Transformatoren werden in der Regel uit Ölausdehnungsgefäßen aus- C> C-2 gerüstet, die die, Aufgabe haben, die Ausdehnung des Öls bei Erwärmung des Transformators zu ermöglichen, ohne daß heißes Öl mit Luft in Berührung kommt. Dadurch wird Verschlammung des Öls und eine Verminderung der elektrischen Isolierfähigkeit vermieden. Diese Verschlechterung des Öls kann auch durch Einfügung eines Stickstoffpolsters unter demDeckeldesTransformatorsoderdurch Zusatz von Inhibitoren verhindert werden. In diesen Fällen ird auf das Ausdehnungsge- fäß verzichtet.Transformer with for cooling ces oil with used oil expansion vessel 0 Uei äß Transformers are usually expanded using oil conservators. C> C-2 equipped, which have the task of allowing the oil to expand when the transformer is heated, without the hot oil comes into contact with air. This will cause silting up of the oil and a decrease in the amount of oil electrical isolation avoided. This deterioration the oil can also be removed by inserting a nitrogen blanket underneath the cover of the transformer or by adding inhibitors be prevented. In these cases, the expansion vessel waived.

Um einen völligen Abschluß des Öls von der Luft zu erreichen, also höchste Ölqualität sicher zu stellen, indem Feuchtigkeitsaufnahme unterbunden wird, kann das Ausdehnungsg-efäß, das'noriralerweise einen Luftausgleich gestattet, gasdicht abgeschlossen und z. B. mit Stickstoff gefllt werden. Bei Ausdehnung des Öls wird der Stickstoff unter Druck gesetzt und damit der ganze Transformatorkessel. Um diesen Druckanstieg zu vermeiden bzv/. auf ein zulässiges t-aß herabzusetzen, kann das Ausdehnungsgefäß im Stickstoffbereich durch eine Rohrleitung mit einem dichten Kessel verbunden werden, der an beliebiger Stelle montiert und dessen Volumen so groß ist, daß der maximale Druck des Stickstoffs und somit des Transformatorkessels in zulässigen Grenzen bleibt. Das Volumen dieses Zusatzkessels beträgt etwa das 2 1/2-fache les Volumens des Ausdehnungsgefäßes, so daß bei höchstem Ölstand, also Vollast des Transfor- mators, ein Überdruck von 02. 3 atü erreicht wird, der zulässig ist. Die Ausdehnungsgefäße werden meistsoausgelegt,daß das Öl durch die Erwärmung um etwa 800 : rm ansteigt. Im kalten Zustand ist das ci 1,- Ausdehnungsgefäß etwa zu 6/-'mit ül gefüllt (5 mn< Höhe), i heißen Zustand verbleiben r.'. och 6 °'. des Volumens als Luftkissen frei ; die 800 mir Steighöhe entsprechen scuit rd. 88 7 des Voluc. ens des Aus- dehnungsgefäßes. Das Volumen des Ausdehrunsgefaßes betrogt dabei rd. cz r~ 10 des Olvolumens des ganzen Transformators. Es ist bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden, die Kühlung CD von Transformatoren dadurch zu verbessern, daß die Radiatoren in Deckelhöhe ihr heißes Öl erhalten, dieses nach Kühlung über eine Sammelleitung und vertikale Leitungen dem Boden des Kessels zulei- ten, wo das Öl durch Eigenwärme aus den Deckelbereich angewärmt &"> C> wird und somit der thermische Ölauftrieb bereits im Bodenbereich einsetzt, so daß der im Innern des Kessels aufsteigende Ölstrom den außerhalb des Kessels absteigenden Ölstrom glatt ablöst.In order to achieve a complete isolation of the oil from the air, i.e. to ensure the highest oil quality by absorbing moisture is prevented, the expansion vessel, the'noriralweise an air balance is allowed, sealed gas-tight and z. B. be filled with nitrogen. When the oil expands, the nitrogen is pressurized and with it the entire transformer tank. To avoid this pressure increase or /. on a permissible t-ate reduce, the expansion vessel in the nitrogen area can be connected by a pipeline to a tight tank, which can be mounted anywhere and whose volume is so large that the maximum pressure of the nitrogen and thus of the transformer tank remains within permissible limits. The volume of this additional boiler is about 2 1/2 times the volume of the expansion tank, so that at the highest oil level, i.e. at full load, the transformer mators, an overpressure of 02. 3 atm is reached, which is permissible. The expansion vessels are mostly designed in such a way that the oil flows through the warming increases by about 800: rm. In the cold state it is ci 1, - Expansion vessel about 6 / - 'filled with oil (5 mn <height), i hot state remain r. '. also 6 ° '. of the volume as an air cushion free; the 800 me rise corresponds to around 88 7 des Voluc. ens of the exit expansion vessel. The volume of the Ausdehrunsgefaßes was approx. cz r ~ 10 of the oil volume of the whole transformer. It has already been suggested elsewhere, the cooling CD to improve transformers in that the radiators receive their hot oil at cover height, this is fed to the bottom of the boiler after cooling via a collecting line and vertical lines. where the oil is warmed up by its own heat from the lid area &">C> and thus the thermal oil buoyancy already starts in the bottom area, so that the oil flow rising inside the boiler smoothly replaces the oil flow falling outside the boiler.

Durch diese Maßnahmen wird eine maximale Höhe einerseits der kalten Ölsäule außerhalb des Kessels und eine maximale Höhe der warmen Ölsäule innerhalb des Kessels und somit maximale Ölumlaufgeschwindigkeit und somit Kühlwirkung erzielt. By these measures, a maximum height is on the one hand the cold Oil column outside the boiler and a maximum height of the warm oil column inside of the boiler and thus maximum oil circulation speed and thus cooling effect achieved.

Die Umlaufgeschwindigkeit und Kühlwirkung läßt sich nun neuerungsgemäß dadurch erhöhen, daß das Ölausdehnungsgefäß in an sich bekannter weise hochgesetzten Radiatoren, denen das heiße Öl in oder über Deckelhöhe zugeführt wird, ölströmungsxäßig parallelgeschaltet und mit oberflächenvergrößernden litten ausgestattet ist. Es ist zwar bereits eine Sicherheitsvorrichtung am Ölkasten von Transformatoren in Form eines Gefäßes bekannt geworden, das zugleich als ausdehnunggefäß wirken kann und mit Kühlrippen versehen ist. Jedoch steht dieses Gefäß mit den Kühlkörpern bzw. Radiatoren in keinerlei Verbindung Bei einem Transformator größerer Leistung hat der Kessel im allgemeinen eine Höhe von 3,5 m. In dieser Höhe beginnen die Radiatoren, so daß selbst bei Verwendung kurzer Radiatoren von 1 m die Druckhöhe des kalten Öls maximal etwa 2,5 In ab unterem Ende der Radiatoren erreicht. The speed of circulation and cooling effect can now be changed according to the innovation increase by the fact that the oil conservator is raised in a manner known per se Radiators to which the hot oil is fed at or above cover height, depending on the flow of oil connected in parallel and equipped with surface-enlarging sufferers. It is already a safety device on the oil box of transformers in Form of a vessel became known, which can also act as an expansion vessel and is provided with cooling fins. However, this vessel with the heat sinks or Radiators in no connection with a transformer with greater power the boiler generally has a height of 3.5 m. The radiators start at this height, so that even when using short radiators of 1 m the pressure head of the cold Oil reaches a maximum of about 2.5 In from the lower end of the radiators.

Wird das Ölausdehnungsgefäß für die Kühlung. mit verwendet, so steigt die Druckhöhe des kalten Öls bei 1"5 m : Höhe des Ausdehnungsgefäßes t> C> über Deckel auf mindestens 2, 5+1,5 = 4 m bis 5 m Höhe, d. h., die Druch höhe des kalten Öls wird annähernd verdoppelt. Dasselbe gilt für das heiße Öl, dessen Auftriebshöhe von : Xesslboden bis zus Ausdehnungsge- fäß reicht, also ebenfalls einen. ; ert v) n rd. 5 m erreicht. . 3ei einem schrittweisen Vorgehen unter euerunsgemäßer Aus- nutzunt,-des nutzung des ölausdehnungcgefäßes zur Kihlzwecken sind drei Ausführungsformen möglich : a) Das Ausdehnungsgefäß mit angeschlossenem Gas-Druckausgleichkeasei wird mit Kühlrippen versehen, um die wärmeabgebende Oberfläche zu vergrößern ; der Öleinlauf und Ölauslauf erfolgt im unteren Teil des Ausdehnungsgefässes. Das Fließen des Öls durch das Ausdehnungsgefäß fördert bei Anschluß der Zu-und Ableitung an auseinanderliegenden Stellen die Wärmeabgabe. b) Das Ausdehnungsgefäß wird als Radiator relativ geringer Bauhöhe ausgebildet, dem das heiße Öl oben zugeführt und unten entnommen wird. Von dort wird es unmittelbar dem Kesselboden zugeleitet. In diesem Fall setzt der Ölumlauf und damit die Kühlwirkung erst dann ein, wenn das Öl im 'Radiator so hoch gestiegen ist, daß sich die deckelseitige und bodenseitige Ölsäule im oberen Einlaufrohr des Radiators treffen. Solange dieser Zustand nicht erreicht ist, wirkt der Radiator nur als Ausdehnungsgefäß. Ein zusätzliches Ausdehnungsgefäß muß daher zweckmäßig ein Steigen des Öls über den Radiator hinaus'gestatten. Dieses ist mit dem Stickstoffbehälter verbunden, wenn ein solcher als unerläßlich betrachtet wird. Da das Öl im Zusatzgefäß nicht zirkuliert, kann auf die Stickstofffüllung und somit Abschließung u.U. verzichtet werden. c) Die als Ausdehnungsgefäße wirkenden Radiatoren oder Kühlelemente werden horizontal gelagert, so daß mit steigender Ölsäule ein Radiator nach dem anderen als Ausdehnungsgefäß und Kühlelement in Funktion tritt.Becomes the oil conservator for cooling. used with so increases the pressure head of the cold oil at 1 "5 m: height of the expansion tank t>C> Above the cover at a height of at least 2.5 + 1.5 = 4 m to 5 m, ie the pressure of the cold oil is almost doubled. Same goes for that hot oil, the height of which is from: Xesslboden to additional expansion barrel is enough, so one too. ; ert v) n reached approx. 5 m. . 3in a step-by-step approach under your improper uses, -des There are three uses of the oil expansion tank for cooling purposes Embodiments possible: a) The expansion vessel with connected gas pressure equalization is provided with cooling fins in order to enlarge the heat-emitting surface; the oil inlet and outlet are in the lower part of the expansion tank. The flow of the oil through the expansion vessel promotes the dissipation of heat when the supply and discharge lines are connected at spaced apart points. b) The expansion vessel is designed as a radiator with a relatively low overall height, to which the hot oil is fed at the top and removed from the bottom. From there it is fed directly to the boiler bottom. In this case, the oil circulation and thus the cooling effect only starts when the oil in the radiator has risen so high that the top and bottom oil columns meet in the upper inlet pipe of the radiator. As long as this condition is not reached, the radiator only acts as an expansion tank. An additional expansion tank must therefore expediently allow the oil to rise above the radiator. This is connected to the nitrogen tank if one is considered essential. Since the oil does not circulate in the additional vessel, it may be possible to dispense with nitrogen filling and thus sealing. c) The radiators or cooling elements acting as expansion vessels are stored horizontally so that as the oil column rises, one radiator after the other functions as an expansion vessel and cooling element.

Bei dieser Anordnung steigert sich die Kühlwirkung mit steigender Ölsäule und somit Belastung des Transformators. With this arrangement, the cooling effect increases as the temperature increases Oil column and thus load on the transformer.

An der höchsten Stelle der Anordnung wird der Stickstoffbehälter angeschlossen.The nitrogen tank is connected at the highest point of the arrangement.

In der Zeichnung sind die drei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. In Fig. 1 ist der Transformator mit den üblichen Radiatoren 1 in gekürzter Bauhöhe, der Ölsammelleitung 2 und vertikalen Ölleitungen 3 zum Kesselboden ausgerüstet. Das Ölausdehnlmgsgefäß 4 ist mit dem Stickstoffbehälter 5 durch die Leitung 9 verbunden. Das Ölausdehnungsgefäß erhält zwecks besserer Wärmeabgabe Rippen 6. Der Zulauf 7 zum Ausdehnungsgefäß ist im unteren Teil des Ausdehnungsgefäßes an einem Ende angeschlossen der Ablauf am anderen Ende, damit das heiße Öl beim Durchlaufen des Ausdernurgsgefäßes seine Wärme leichter abgeben kann. Die Ablaufleitung 11 wird entweder unmittelbar dem Kesselboden 10 oder der Ringleitung 2 zugeführt. Das Ausdehnungsgefäß ist möglichst ausserhalb des Bereichs der von den darunter befindlichen Radiatoren hochsteigenden warmen Luft anzubringen oder durch eine dachartige Schürze 12 von den Radiatoren zu trennen.The three exemplary embodiments are shown schematically in the drawing. In Fig. 1, the transformer is equipped with the usual radiators 1 in a reduced overall height, the oil collecting line 2 and vertical oil lines 3 to the boiler bottom. The oil expansion vessel 4 is connected to the nitrogen tank 5 connected by line 9. The oil expansion tank has ribs 6 for better heat dissipation. The inlet 7 to the expansion tank is connected to the lower part of the expansion tank at one end and the drain at the other end, so that the hot oil can more easily give off its heat as it passes through the expansion tank. The discharge line 11 is fed either directly to the boiler bottom 10 or to the ring line 2. If possible, the expansion vessel should be installed outside the area of the warm air rising from the radiators below, or it should be separated from the radiators by a roof-like apron 12.

Figo2 zeigt eine weitere Ausführungsmoglichkeit. Das Olausdehnungsgefäß ist durch Radiatoren 13 ersetzt. Eine Anzahl von nebeneinander liegenden Radiatoren 13 ist an Sammelleitungen 14 angeschlossen, von denen die obere mit dem Kesseldeckel 15 verbunden ist Der vom aufsteigenden Öl aus den Radiatoren verdrängte Stickstoff wird über die Leitungen 16 den Druckausgleichgefäßen 5 zugeführt. An höchster Stelle ist ein kleineres Ausdehnungsgefäß 17 vorgesehen, das sich bei höchstem Ölstand teilweise füllt. Da das heiße Öl erst dann zu zirkulieren beginnt, wenn der Radiator gefüllt ist und somit das Öl in das Ausdehnungsgefäß 1-7 steigt ? ist das' zirkulierende Öl vom Gas getrennt, so daß auf die Stickstofffüllung und die Behälter 5 u. U. verzichtet werden kann. Die Schirme 18 halten die Warmluft der an der Stirnseite des Kessels befindlichen Radiatoren von den Ausdehnungsradiatnren ab.Figo2 shows a further embodiment. The oil conservator is replaced by radiators 13. A number of side-by-side radiators 13 is connected to collecting lines 14, of which the upper one with the boiler cover 15 is connected to the nitrogen displaced from the radiators by the rising oil is fed to the pressure equalization vessels 5 via the lines 16. At the highest point a smaller expansion tank 17 is provided, which is at the highest oil level partially fills. Because the hot oil only begins to circulate when the radiator is filled and thus the oil rises into the expansion vessel 1-7? is the 'circulating Oil separated from the gas, so that the nitrogen filling and the container 5 may be omitted can be. The screens 18 keep the warm air at the front of the boiler located radiators from the expansion radiators.

In Fig. 3 liegen die Radiatoren horizontal übereinander. Mit steigendem Ölstand füllt sich zuerst der untere, anschliessend füllen sich die oberen Radiatoren. Durch leicht geneigte Anordnung der Radiatoren gemäß Fig4, indem der Einlauf um etwa h = 10-20 cm höher gelegt wird als der Auslauf, wird dafür gesorgt, daß das Öl das Gas vollständig oder weitgehend verdrängt, sofern nicht Spezialradiatoren verwendet werden.In Fig. 3, the radiators are horizontally one above the other. With increasing The lower oil level fills first, then the upper radiators fill up. By arranging the radiators at a slight incline as shown in FIG about h = 10-20 cm higher than the outlet, it is ensured that the Oil completely or largely displaces the gas, unless special radiators be used.

Die übereinanderliegenden Radiatorengruppen I, II, III sind an vertikale Steigrohre 19, 20 angeschlossen, die mit dem Kesselboden bzw. Deckel des Transformators verbunden sind. An die Steigrohr sind die Radiatoren mit der in Fig. 4 angedeuteten Höhenversetzung wie üblich angeflanscht. An höchster Stelle ist noch ein kleines OlausdelmungsgcfäS vorgesehen, an das CD der Stickstoffbehälter 2 über eine Rohrleitung 22 angeschlossen werden kann.The superimposed radiator groups I, II, III are connected to vertical riser pipes 19, 20 which are connected to the boiler bottom or cover of the transformer. The radiators are flanged to the riser pipe as usual with the height offset indicated in FIG. 4. At the highest point A small OlausdelmungsgcfäS is also planned, to which CD the nitrogen tank 2 can be connected via a pipe 22.

Die Radiatoren erstrecken sich über die ganze Breite des Transformatorkessels, weil horizontalliegende Radiatoren thermisch besonders gut ausgenutzt werden. Auf einer Höhe von rd. 800 mm können 3 bis 4 Radiatoren übereinander angeordnet werden. Die horizontale Ausdehnung der Radiatoren (vielgliedrige Radiatoren) ist thermisch günstiger als die Anordnung mehrerer weniggliedriger Radiatoren übereinander.The radiators extend over the entire width of the transformer boiler, because horizontal radiators are used particularly well thermally. on With a height of around 800 mm, 3 to 4 radiators can be arranged one above the other. The horizontal expansion of the radiators (multi-section radiators) is thermal cheaper than arranging several radiators with few sections one on top of the other.

Die Gasgefäße 5 bzw. 21 könnten in die Nischen eingebaut verden, die sich zwischen Ringleitung 2 und vertikalen Leitungen 3 ergeben, sodaß kaum ein zusätzlicher Raumbedarf für die Gasgefäße entsteht.The gas vessels 5 and 21 could be installed in the niches that arise between the ring line 2 and vertical lines 3, so that hardly any additional Space is required for the gas vessels.

Bei der Ausgestaltung der Ausdehnungsgefäße in der erfindungsgemäßen Form können die normalen Radiatoren an den Stirnseiten des Kessels entfallen und ausschließlich an der Längsseite beibehalten werden. Bei Beibehaltung der Radiatoren an den Stirnseiten sorgen dachartige Luftleitbleche Dafür, daß die warme Abluft der unteren Radiatoren die oberen nicht trifft.In the design of the expansion vessels in the invention Form, the normal radiators on the front sides of the boiler can be omitted and only be retained on the long side. If the radiators are retained Roof-like air baffles on the front sides ensure that the warm exhaust air of the lower radiators does not meet the upper ones.

Patentansprüche : Patent claims:

Claims

Protection claims 1. Transformer with to cool the oil n; it usedir. Oil expansion vessel, characterized in that the oil expansion vessel <> p Z.><> in not known. iise high-ranking mediators whom the hot oil is fed in at or above cover height, oil In terms of flow, connected in parallel and with surface enlargement ci, ID the 1st ittdn is equipped. 2. Trarsfornator Rit oil expansion vessel according to claim 1, characterized LD marked that the oil expansion vessel except for the Z> Openings of the oil supply and discharge completely closed CD filled with nitrogen and placed in a nitrogen vessel.

is closed.

3. Transformer with oil conservator according to the claims 1-2, characterized in that the oil inlet on the C>

one, the oil outlet and the other end of the oil conservator is provided on the underside of the tank.

4. Transformer with oil conservator according to claims 1-3, characterized characterized in that the oil drain is connected to the boiler bottom.

5. Transformer with oil conservator according to claims 1 and 2, characterized in that the nitrogen tanks are housed in the niches that entctehen between the oil lines and the oil inlet below the radiator kit dec. Connect the boiler bottom. 6.Transfor! ator with oil conservator according to the claims 1-5, characterized in that the oil conservator is replaced by radiators.

the. is. '8 T i 0 b 7Transformer with ölausde, ungsgefel iach'de. Ae. ; ; back 1-5, the 1st 2W; i sre-r-eZ tc eMC is e; .- e dse'e Fit? t Iri, »e. e-, e: Cit. ew el'rEr., .- 1, A ErR deK is. 8 ad re t '~ ic r, <r, \, - ie tere! a, St ~ "r, -5. 4>, e w that is. ', arranges L .'8 <. Transformer MitOlausehuungsefä'Rach.'in Claims .. '.-? ? -. ''. ' . % ''';';;'-.\; .. d ';aäux'c geko-mseichnet '";-daf' .. die pbei'e Vereilrle3. usg / -: e. ...:.; ':' .. dnet r; rn. tk, e'ìite-rt, e>. le. «: T't * e3. t,; e. skt] Eb t> z. nç ':''bunden'si"'-;,;-;,. . '' 9ranfornatorit Olausäehx'uRgsgefä'after the Änsr. chen; 1 ; :; - 6da-, \ by eennseichnst / that-the radiaors. lying horizontally "-. ,., "',',"",',"-,',", 1C '..'"yransfoy?.AQr" sit ölau'sdeh? iungsgefäB ''"naGN'denÄnsßrcent't'''.''''''"o''mi 9? aby being identified: that the radiators on the oil sulphide some. HöHey lie'e as on'the'ülaMaufsite. '''.;; - '' .. '. 7, eíali? SO sdeh?,; tzz Srsg ese; a GX; 9't e-t4gges's. =; ex st ^ 1'Transformer it'oil expansion vessel according to the requirements'-. 6th ,, Xdadur eh-ont Çeíehn i, Pó, 5 ìeC, ks fAi + < '' 9. "'Nd 10p" marked dsS aa hSchsier'S'sejLl'e'in ..'... ';...' small oil expansion vessel-provided '. and aK den. S-tickstöffbe ':' \. ;. 'hSLlter.'connected-;.'T. st .... '.'. ',. -. '("" .- ' 2Transfcrtpr.'with: '; ,. / ,,, ',,, ".'I"':, . ''. ' dasÄuIinungse, fäS. '-the wheel on. ocKsey'r . elleit'er, exLLuft? in-inheritance. j. , 'tMS-ß 3 '' $ Claims'; Oles'dehxmDsgGfaS, OC 11 it Aüfz, rüf t iii -'l 2 " a *. ns o, c, no H pl! ">goal" rä nn 0 -a url tD di vessels or -eiide warre Lu'Lb v 0 ü Li 7 E;, c>, 4 wn