-
Ein Buchholzrelais ist eine seit langem bekannte Schutzeinrichtung für ölisolierte Leistungstransformatoren. Das Buchholzrelais zeigt Fehler wie Kurzschlüsse, Windungsschlüsse oder auch Mängel am Transformatorenöl an. Bei kleinen Abweichungen, wie einer Gasentwicklung, wird dieser Zustand in der Regel nur gemeldet – es erfolgt eine sogenannte „Buchholzwarnung”. Bei erheblichen Fehlern, wie z. B. Kurzschlüssen, wird der Transformator hingegen abgeschaltet.
-
Das bekannte Buchholzrelais geht von der Tatsache aus, dass in ölgekühlten Transformatoren Isolationsfehler oder auch eine starke Überlast zu einer örtlichen Überhitzung führen können, die eine Gasentwicklung im Ölraum des Transformators verursacht. Die Gasblasen sammeln sich im oberen Teil des Gehäuses des Buchholzrelais und verdrängen das dort im regulären Zustand vorhandene Öl. Bei kleinen Fehlern senkt sich durch diese Gasbildung ein Schwimmer des Buchholzrelais und ein Kontakt wird geschlossen, der diesen Fehler meldet. Bei größeren Fehlern entsteht ein plötzlicher Überdruck, der eine ebenso plötzliche starke Ölströmung hervorruft. Dadurch wird im Buchholzrelais mit Hilfe einer Drosselklappe, einer Stauklappe oder einer vergleichbaren Einrichtung ein weiterer Schalter geschlossen, der den Transformator sofort abschaltet und so vor weiteren Schäden schützt. Das bekannte Buchholzrelais befindet sich üblicherweise in der Ölverbindungsleitung vom Transformator zu dessen Ausdehnungsgefäß.
-
In vielen Fällen besitzt das bekannte Buchholzrelais am oberen Gehäusedeckel einen Rohrleitungsanschluss. Damit kann vom Betreiber des Transformators gelegentlich eine Gasprobe entnommen und eine Gasanalyse vorgenommen werden.
-
Aus der
DE 2049972 ist ein solches Buchholzrelais zur Überwachung der Gasbildung und der Flüssigkeitsstandsänderung bekannt. In dieser Schrift ist der Stand der Technik, insbesondere der Betätigung von Schaltern durch die bereits erwähnten Schwimmer, ausführlich erläutert.
-
Bereits die frühere
DE 746146 beschreibt eine Entnahmeleitung, die vom Deckel des Buchholzrelais abgezweigt ist. Die Leitung selbst und ein mit ihr in Verbindung stehender Gasauffangbehälter sind mit Ventilen versehen, die es gestatten, Gas- oder Ölproben an einem bequemen Ort zu entnehmen.
-
Der umfangreiche Stand der Technik zu Buchholzrelais weist insgesamt verschiedene Nachteile auf. Zum einen sind die in aller Regel verwendeten Reetkontakte anfällig und nur schwer austauschbar. Zum anderen ist eine Funktionsüberwachung der bekannten Buchholzrelais nur direkt am Buchholzrelais selbst, d. h. am Trafo, an dem er montiert ist, möglich. Dies ist aufwändig und auch nicht ungefährlich, da sich das Buchholzrelais in der Regel wegen der Nähe zu den hochspannungsführenden Anbauteilen nicht in einer gefährdungsfreien Umgebung befindet und der Transformator für diese Prüfungen abgeschaltet werden muss.
-
Aufgabe der Neuerung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und ein einfach aufgebautes, kompaktes Buchholzrelais anzugeben, das funktionssichere elektrische Kontaktelemente aufweist, die einfach austauschbar sind und zudem eine (Fern-)Prüfung der Funktionsfähigkeit des Buchholzrelais aus der Distanz ohne Abschaltung des Transformators ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird durch die Neuerung gelöst.
-
Die allgemeine erfinderische Idee besteht zum einen darin, Magnetschaltröhren, vorzugsweise Schutzgasmagnetschaltröhren, in einem separaten Gehäuse vorzusehen. Die weitere allgemeine erfinderische Idee besteht darin, eine separate Leitung vorzusehen, deren freies Ende bis zum Bereich der Stauklappe führt und durch die von außen Öl bzw. Luft unter Druck zugeführt werden kann, so dass eine Funktionsüberwachung auch fern vom Buchholzrelais, an einem ungefährlichen Ort, erfolgen kann.
-
Die Neuerung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.
-
Es zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Buchholzrelais in seitlicher Darstellung
-
2 dieses Buchholzrelais entlang der Schnittebene A-A
-
3 ein solches Buchholzrelais entlang der Schnittebene B-B
-
4 ein solches Buchholzrelais entlang der (in 2 dargestellten) Schnittebene D-D.
-
Zur Erläuterung der Figuren ist darauf hinzuweisen, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in allen Zeichnungen alle Bauteile mit Bezugszeichen versehen worden sind.
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Buchholzrelais mit einem Gehäuse 1, auf dem ein Oberteil 2 mittels einer Verschraubung 3 befestigt ist. Am Oberteil 2 ist eine erste Verschraubung 4 mit einem Anschluss 4.1 vorgesehen, weiterhin eine Verschraubung 5 mit einem Anschluss 5.1. Auf diese Anschlüsse wird später noch detailliert eingegangen werden. Ferner ist eine Kabelverschraubung 6 vorgesehen, durch die die hier nicht dargestellten elektrischen Leitungen von den elektrischen Schaltelementen im Inneren nach außen geführt werden. Gehäuse 1 und Oberteil 2 umschließen einen Sammelraum, der zumindest teilweise – im regulären Betrieb vollständig – mit Isolierflüssigkeit gefüllt ist.
-
2 zeigt in der Schnittebene A-A zunächst eine Abdeckung 7, wobei die darunter befindlichen Bauelemente noch später erläutert werden. Diese Abdeckung 7 ist mittels einer Verschraubung 8 am Deckel befestigt. Weiterhin sind in dieser Figur eine Fallklappe 9 und ein Strömungskanal 10 im unteren Bereich gezeigt, weiterhin eine Sicherung 10.1. Seitlich befindet sich senkrecht im Gehäuse des Buchholzrelais ein Tauchrohr 11, aufweisend ein Oberteil 11.1, ein Unterteil 11.2, einen unteren, abschließenden Verschlussstopfen 11.3 und eine Glasröhrenhalterung 11.4. Innerhalb des Tauchrohres 11 befindet sich ein Schutzgasmagnetschalter 12, der hier jeweils zwei übereinander angeordnete Kontakte, die als Öffner ausgebildet sind, besitzt. Statt als Öffner können die Kontakte auch als Schließer oder auch als Wechsler ausgebildet sein. Ferner ist seitlich und parallel zum Tauchrohr 11 sich senkrecht durch das Gehäuse erstreckend, eine Führungsstange 13 gezeigt, die eine untere Verbindungsstange 14 und eine obere Verbindungsstange 15 aufweist. Die obere Verbindungsstange 15 steht mit einem oberen Schwimmer 16 mechanisch in Verbindung; die untere Verbindungsstange 14 steht über eine Scheibe 14.1 mit einem unteren Schwimmer 17 in Verbindung.
-
3 zeigt das erfindungsgemäße Buchholzrelais in der Schnittdarstellung B-B. Hier sind wiederum sehr gut oberer Schwimmer 16 und unterer Schwimmer 17 zu erkennen. Ferner gezeigt ist eine Strömungsklappe 18 sowie deren Haltebolzen 19. Ferner gezeigt ist eine Gabel 20 zur Verbindung mit dem unteren Schwimmer 17. Seitlich am oberen Deckelbereich befindet sich ein Knopf 21 unter der bereits früher erwähnten Abdeckung 7. Dieser Knopf 21 dient zur Rückstellung als auch zur Funktionsprüfung vor Ort am Gerät; er ist über eine Prüfstange 22 mit einem Druckhebel 24 verbunden, wobei dazwischen eine Feder 23 eingefügt ist. Darunter befindet sich eine Rückstellplatte 25 mit einer Halterung 25a. Ebenfalls dargestellt ist eine magnetische Baugruppe zur Fixierung im ausgelösten Zustand, bestehend aus einem Magnetgehäuse 26, einer Magnetplatte 27, einem Magnet 28 und dessen Magnetaufnahme 29.
-
In 4 ist in Schnittdarstellung D-D weiterhin seitlich ein Rückschlagventil 30 mit einer Verschraubung 30.1 gezeigt, die über ein Anschlussteil 30.2 mit einer Leitung 31 in Verbindung steht. Diese Leitung 31 endet mit ihrem freien Ende im Bereich der Strömungsklappe 18. Ferner gezeigt ist eine Halterung 32 der Fallklappe 9, die bereits früher erwähnt wurde, weiterhin eine entsprechende Sicherungsscheibe 32.1. Ebenfalls dargestellt ist eine Blende 33 mit ihrer Blechabdeckung 34.
-
Die Leitung 31 führt über die in 1 dargestellte Verschraubung 4 von dem dort ebenfalls gezeigten Anschluss 4.1 nach außen. Sie kann beliebig lang sein und zu einem auf dem Boden oder in einem anderen Ort befindlichen Standort geführt werden. Von dort kann sie mit Luft oder Drucköl beaufschlagt werden, derart, dass eine Funktionsprüfung des Buchholzrelais aus der Entfernung erfolgen kann. Über den weiteren Anschluss 5.1 kann die Luft wieder aus dem Buchholzrelais abgelassen werden.
-
Die in 2 dargestellten Schutzgasmagnetschalter 12, die im ebenfalls erläuterten Tauchrohr 11 vertikal übereinander angeordnet sind, lassen sich auf einfache Weise mit dem gesamten Tauchrohr bzw. durch Demontage von dessen Glasröhrenhalterung 11.4 entfernen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils – übereinander angeordnet – zwei obere Kontakte, die mit dem oberen Schwimmer 16 korrespondieren, sowie zwei untere Kontakte, die mit dem unteren Schwimmer 17 korrespondieren und durch die jeweilige Schwimmerauslenkung betätigt, hier geöffnet, werden, vorgesehen. Die Neuerung ist nicht darauf beschränkt; es sind auch andere Magnetschaltröhren mit anderen Zahlen von Einzelkontakten möglich, wobei diese nicht zwingend als Öffner ausgebildet sein müssen. Es ist im Rahmen der Neuerung auch möglich, zwei parallele Tauchrohre 11 vorzusehen, die jeweils einen oder mehrere Schutzgasmagnetschalter 12 aufweisen.
-
Die Funktion des erfindungsgemäßen Buchholzrelais lässt sich folgendermaßen zusammenfassen, wobei drei unterschiedliche Fehlerfälle unterschieden werden können.
-
Im ersten Fall ist eine übermäßige Gasbildung in der Isolierflüssigkeit vorhanden. In einem solchen Fall bewegt sich das Gas in der Isolierflüssigkeit nach oben, sammelt sich im Buchholzrelais und verringert den Flüssigkeitsstand im Buchholzrelais. Dabei wird der obere Schwimmer 16 ausgelenkt; er betätigt berührungslos den oberen Kontakt oder die oberen Kontakte des Schutzgasmagnetschalters 12 und löst damit einen Alarm aus. Der untere Schwimmer 19 ist davon nicht betroffen.
-
Im zweiten Fall, wenn durch eine Undichtigkeit Isolierflüssigkeit entweicht, bewegt sich zunächst wiederum der obere Schwimmer 16 und löst auf die beschriebene Weise einen Alarm aus, wenn in diesem Fall Luft aus dem hier nicht dargestellten Ausdehnungsgefäß in das Buchholzrelais eindringt. Falls der Flüssigkeitsverlust anhält, und weitere Isolierflüssigkeit entweicht, wird auch der untere Schwimmer 17 ausgelenkt, der damit den unteren Kontakt oder die unteren Kontakte des Schutzgasmagnetschalters 12 betätigt. Durch diese Kontaktbetätigung wird der Transformator komplett abgeschaltet.
-
Im dritten Fall, wenn durch interne Störungen, etwa durch Lichtbogenbildung, sich eine Druckwelle bildet, erfolgt ebenfalls eine elektrische Signalgabe dadurch, dass dann die Strömungsklappe 18 ausgelenkt wird.
-
Der obere Schwimmer 16 schaltet also bei Gasansammlung mindestens einen oberen Kontakt des Schutzgasmagnetschalters 12.
-
Der obere Schwimmer 16 schaltet bei Ölverlust zunächst ebenfalls diese Kontakte. Der untere Schwimmer 17 schaltet bei kompletten Ölverlust den mindestens einen unteren Kontakt des Schutzgasmagnetschalters 12. Sind, wie ebenfalls möglich, zwei separate Tauchrohre 11 vorgesehen, dann werden jeweils die beiden oberen bzw. die beiden unteren Kontakte geschaltet.
-
Durch einen unerwünschten Ölschwall infolge von Überdruck öffnet die Strömungsklappe 18, wodurch ebenfalls die mindestens eine untere Kontaktstelle des Schutzgasmagnetschalters 12 betätigt wird. Der Schutzgasmagnetschalter 12 kann also sowohl durch einen oder beide Schwimmer 16 und/oder 17 als auch die Strömungsklappe 18 betätigt werden; separate Kontakte für eine Auslösung durch die Strömungsklappe 18 entfallen damit.
-
Durch entsprechende Dimensionierung der Blende 33 lassen sich in weiten Grenzen Änderungen der Anströmgeschwindigkeit vornehmen. Ebenso ist eine Änderung der Anströmgeschwindigkeit auch durch eine Verstellung des Magnetgehäuses 26 möglich.
-
Die Strömungsklappe 18 kann durch die Fallklappe 9 festgestellt werden; eine Entriegelung der Fallklappe 9 erfolgt durch Betätigung des Knopfes 21 unter der Abdeckung 7. Eine automatische Rückstellung kann auch durch Entfernen der Fallklappe 9 erfolgen.
-
Durch Drücken des Knopfes 21 ist weiterhin vor Ort direkt am Buchholzrelais eine Testfunktion von oberem Schwimmer 16 und unterem Schwimmer 17 realisierbar.
-
Erfindungsgemäß ist durch Einblasen von Öl von außen in die Leitung 31 eine Fernüberprüfung der Strömungsklappe 25 möglich.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2049972 [0004]
- DE 746146 [0005]
