DE2049972C3 - Schutzgerat fur flussigkeitsge kühlte Transformatoren und Drosseln - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzgerät zur Überwachung von Gasbildung und Flüssigkeitsstandsänderungen in flüssigkeitsgekühlten Transformatoren und Drosseln mit gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesicherten Schwimmern und mit schwimmerbetätigter Kontakteinrichtung aus von Dauermagneten betätigten Schutzgasschaltern.

Bei Überlastung oder beim Auftreten von Fehlern in Transformatoren und Drosselspulen kommt es zu einer mehr oder weniger kräftigen Gasentwicklung oder zu Flüssigkeiisstandsänderungen. Letztere können einerseits durch Verlust von Kühlflüssigkeit verbunden mit einem Absinken der Flüssigkeitsoberfläche oder auch scheinbar bei einer stürmischen Gasentwicklung verbunden mit einem Ansteigen der Flüssi»keilsoberfläche entstehen.

^Zur Überwachung von Gasbildung und Flüsigkeitsstandsändcrungen werden sogenannte Buchholzrelais verwendet. Diese sind üblicherweise mit Schwimmern ausgerüstet, die am freien Ende von Schwenkarmen befestigt sind und direkt oder über weitere mechanische Glieder Quccksilberschaltrohren betätigen. Diese Anordnung ist jedoch erschütterungsempfindlich und erfordert außerdem infolge der Vielzahl von benötigten Ein/elteilen eine sehr zeitraubende und aufwendige Montage.

Zur Verbesserung der Erschütterungsempfindlichkeit ist auch bekannt, die Quecksilberschaltröhren durch Schutzgasschalter zu ersetzen, deren Schalt kontakle über von den Schwimmerarmen getragene Dauermagnete beeintlußt werden. Auch diese Anord nung ist im Hinblick auf ihre E.schülterungsempfind lichkeit noch nicht voll befriedigend und erfordert ebenso wie die erstgenannte Einrichtung eine große Anzahl von Einzelteilen und zeitraubende Montagearbeiten. Darüber hinaus erfordern beide Einrichtungen sehr umfangreiche Einstell- und Prüfarbeiten.

Durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 895 207 ist eine Schwimmeranordnung mit Schutzgasschaltern bekannt geworden, wobei von den Schwimmern getragene Rückschlußbleche magnetisch betätigte Schutzgasschalter je nach ihrer Stellung von dem Magnetfeld eines Permanentmagneten abschirmen oder nicht. Nachteilig bei dieser Anordnung ist jedoch, daß die von den Schwimmern getragenen Rückschlußbleche in eng tolerierte Schlitze neben den Schutzgasschaltern eingreifen müssen, so daß zur Vermeidung von Störunge» sehr hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit der verwendeten Bauteile zu stellen sind.

Durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 887 067 ist auch schon eine Vorrichtung zum Messen oder Anzeigen des Flüsigkcitsinhalts in Behältern, wie z. B. BrennstofTvorratsbehältern, bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind in einem zentralen Rohr Schutzgasschalter angeordnet, die von einem das Rohr umfassenden von einem Schwimmer getragenen Ringmagneten betätigt werden. Diese Vorrichtung ist durch die Vielzahl der in dem Rohr angeordneten Schutzgaskontakte, die untereinander parallel geschaltet mehr oder weniger von in Reihe liegenden Widerständen in einen. Stromkreis einschalten, dazu geeignet, die Stellung eines Schwimmers anzuzeigen. Die Überwachung der Lage von mehreren vollständig in eine Flüssigkeit eingetauchten Schwimmern ist mit dieser Vorrichtung jedoch nicht möglich.

Dagegen wird in der deutschen Auslegeschrift 1 172 367 eine Anordnung zur Überwachung der Gasentwicklung in Transformatoren mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Meßkreisen beschrieben. Als veränderliches Glied in dem Meßkreis dienen hierbei Kondensatoren mit an einen Pol angeschlossenen festen Platten, zwischen die mit dem anderen Pol verbundene bewegliche Platten mehr oder weniger tief eingetaucht werden. Auch diese Anordnung erfordert, wie die nach dem erstgenannten Gebrauchs-

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eine sehr hohe Maßgenauigkeil, damit die beweglichen Kondensatorplatten in die Zwischenräume der festen Kondensalorplatten ohne Widerstand und ohne Reibung an erforderlichen Führungsmitlein eindringen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zur Überwachung von tlüssigkeitsgekühlten elektrischen App;ii:iten geeignetes Schutzgerät zu entwickeln, das unier Vermeidung der Nachteile von bekannten Anordnungen praktisch erschütlerungsunemplindlich ist, wartungsfrei unJ mit sehr großer Betriebssicherheil arbeitet und mit geringem Material- und Zeitaufwand aus 'Adligen Einzelteilen aufgebaut ist und das sowohl mit Schließer-Kontakt-Charakteristik als auch nii' üil'ner-Kontakt-Charakteristik arbeiten kann.

I ι iindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Schutzgerät gelöst durch eine Kombination, bei der die Schwimmer auf einer sie durchsetzen Jen. senkrechten Führungsstange frei verschiebbai sind, bei der in jedem Schwimmer an dessen Stirnseiten neben einem die Führungsstange aufnehmenden Durchbruch und um 180 gegeneinander verscl/i.je ein in radialer Richtung magnetisierter Dauermagnet vorgesehen ist, von denen in SchwimmemornKiü.ige der Dauermagnet der einen Stirnseite sich obeihalb von einem seinem Schwimmer zugeordneten, räumlich feststehenden Schutzgasschalter befindet und diesen gerade noch geöffnet läßt, bei einem Absinken des Schwimmers jedoch schließt und von denen der D;i::eimagnet der anderen Stirnseite nach Drehung des Schwimmers durch äußeren Eingriff um 180' auf

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lieyi und diesen in Schwimmernormallage in Kontaktschiießstellung hält, jedoch bei einem Absinken des Schwimmers sich öffnen läßt.

Das hat zur Folge, daß bei einer Drehung des Schwimmers auf der Führungsstange um 180 die an den Stirnseiten des Schwimmers vorgesehenen Dauermagnete sich gegenseitig gleichsam ablösen, wobei der Ansprechpunkt für den Schutzgasschalter immer in et-va gleicher Schwimmelstellung etwas unterhalb der Schwimmernormallage liegt. Bei den betriebsmäßig auftretenden Bewegungen des Schwimmers beschreiben die Magnete je eine zur Führungsstange parallele Bahn, von denen nur eine den sich auf ihr bewegenden Dauermagneten in den Einflußbereich des Schutzgasschalters bringt und die andere den zweiten Daueriagneten wirkungslos an der Rückseite des Schut⁷-gasschaltirs entlangführt. Durch die Drehung des Schwimmers werden die diesen Bahnen zugeordneten Dauermagnete gegeneinander ausgetauscht. Dabei liegt der Ansprechpunkt der Schutzgasschalter deshalb immer etwa bei der gleichen Schwimmerstellung, weil die Schwimmerhöhe annähernd gleich der Länge des Bahnabschnitts ist, auf dem der zugeordnete Dauermagnet mit seinem Magnetfeld den Schutzgasschalter wirksam erreicht.

Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die in die Schwimmer eingeformten Dauermagnete zur Betätigung der Schutzgasschalter jeweils zwei verschiedene axiale Einbaulängen aufweisen, so daß beim Absinken eines Schwimmers bei in Schwimmernormallage geöffnetem Schutzgasschalter die Kontakibetätigung sofort, dagegen bei in Schwimmernormallage geschlossenem Schutzgasschalter die Kontaktbetätigung erst nach einem bestimmten, vom Ölspiegel abhängigen Weg erfolgt. Dabei ist die von einem Schwimmer bis zur Kontaktb^wegung zurückzulegende Weglänge dadurch festgelegt, daß zur sofortigen Kontaktbetätigung ein Dauermagnet vorgesehen ist und zur verzögerten Kontaktbetätigung zwei Dauermagnete axial übereinander eingesetzt sind.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung haben alle eingeformten Dauermagnete gleiche Abmessungen und gleiche magnetische Eigenschaften.

ίο Diese Anordnungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind sehr vorteilhaft, denn sie ermöglichen den Bau eines Schutzgerätes aus sehr wenigen Einzelteilen, wobei insbesondere die zentrale Führung und Lagerung der Schwimmer sowie deren äußerst geringes Gewicht praktisch zur völligen Erschütterungsunempfindlichkeit führen. Darüber hinaus werden auch die im Hinblick a· ' eine wirtschaftliche Herstellung gestellten Forderungen erfüllt weil nur sehr wenige und dazu noch einfache Einzelteile benötigt werden.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist auch durch die leichte Umwandlung der Kontaktbetätigung von »Ölfner« auf »Schließer- bzw. umgekehrt im Bedarfsfall gegeben. Dadurch kann die beispielsweise in einen Transformator eingebaute Anordnung ohne Ausbau auch an sich ändernde Forderungen jederzeit angepaßt werden.

Ein Ausfühiungsbeispiel der Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert.

In die obere Abschlußwand eines Gehäuses 1 ist ein Führungsrohr 2 fest eingepreßt. Der Innenraum des Führuiv^sroh

ausgefüllt, in den Schutzgasschalter 4 mit ihren Anschlüssen 5 eingebettet sind. Aus Pdiaumstoff mit geschlossenen Poren bestehende Schwimmer 6 haben eine senkrechte zentrale Bohrung, die von dem Führungsrohr 2 durchsetzt ist. Die Schwimmer 6 tragen an ihren Stirnseiten je'einen Dauermagneten 7. Diese sind bezogen auf die Schwimmerachse um 180° gegeneinander versetzt.

In den Mantelflächen der Schwimmer 6 sind zwei sich gegenüberliegende Bohrungen 8 vorgesehen, von denen je eine einen Bolzen 9 aufnimmt. Elin Bügel 10 ist fest mit dem Gehäuse 1 verbunden und ragt mit einem freien Schenkel parallel zum Führungsrohr 2 in den Raum des Schutzgerätes. Die von den Schwimmern 6 getragenen Bolzen 9 greifen in Schlitze 11 dieses freien Schenkels des Bügels 10 ein, so daß die Schwimmer 6 gegen Verdrehen gesichert sind.

Dur^h Eingriff von außen können die Schwimmer 6 nach Entfernen der Bolzen 9 um das Führungsrohr 2 gedreht und durch Einsetzen eines Bolzens 9 in die andere der Bohrungen 8 in ihrer neuen Lage wieder gegen Verdrehen gesichert werden. In der neuen Lage befinden sich die Dauermagnete 7 in der gestrichelt angedeuteten Stellung.

Die Schutzgaskontaktschalter 4 können in bekannter Weise nur über ihre radial vorstehenden, ferromagnelischen Fühler das Fehlen oder Vorhandensein eines Magnetfeldes feststellen. In der dargestellten Lage der Schwimmer 6 und der Dauermagnete 7 melden also beide Schutzkontaktschalter 4 das Vorhandensein eines Magnetfeldes, da sich die unteren der Dauermagnete 7 unmittelbar vor den magnetischen Fühlern der Schutzgaskontaktschalter 4 befinden.

Ist nun ein Schwimmer 6 um 180° um das Führungsrohr 2 gedreht, so hat der entsprechende Dauermagnet 7 die gestrichelte Lage eingenommen und liegt

nicht mehr an dem magnetischen Fühler des zugehörigen Schutzgaskontaktschalters 4. Dieser meldet daraufhin nicht mehr wie vorher »Magnetfeld vorhanden«, sondern nunmehr »Magnetfeld fehlt«. Durch die Drehung des Schwimmers 6 ist aber auch der an der oberen Stirnseite vorgesehene Dauermagnet 7 in die gestrichelte Lage gedreht, so daß er sich beim Absinken des Schwimmers auf den magnetischen Fühler des zugehörigen Schutzgaskontaktschalters 4 zu bewegt. Der Schutzgaskontaktschalter 4 ändert also in beiden Fällen seine Schaltstellung beim Absinken des ihm zugeordneten Schwimmers 6. Haben die Dauermagnete 7 die ausgezogen dargestellte Lage, so verschwindet das Magnetfeld des unteren Dauermagneten 7 und der obere Dauermagnet desselben Schwimmers 6 bleibt wirkungslos. Befinden sich die Dauermagnete 7 jedoch in der gestrichelt angedeuteten Lage, so ist der untere der beiden Dauermagnete 7 wirkungslos und das Magnetfeld des oberen Dauermagneten 7 bewegt sich mit absinkendem Schwimmer in einen Bereich, in dem es von dem Magnetfühler des Schutzgaskontaktschalters 4 erfaßt werden kann.

In dem dargestellten Aiisführungsbeispiel der Erfindung sind zwei übereinander angeordnete Schsvimmcr 6 vorgesehen. Auf einer Achse 12 ist ein Winkelhebel 13 gelagert, dessen kurzer senkrechter Schenkel aus einer sich senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckenden Stauklappe besteht, und dessen waagrechtcr, etwas längerer Schenkel bei in Richtung eines Pfeiles 19 angeströmten Winkelhebel 13 von oben entgegen dem Auftrieb auf den unteren der beiden Schwimmer 6 drückt.

Gegenüber der Stauklappcnanordnung ragt eine vom Gehäuse 1 geführte Stange 15 parallel zum Führungsrohr 2 in den Raum des Schutzgerätes. Die Stange 15 ist von außen von Hand in Achsrichtung verschiebbar und trägt oberhalb vom oberen Schwimmer 6 einen das Führungsrohr 2 umfassenden Bügel 16 und darunter eine in Achsrichtung federnd gelagerte Scheibe 17. Die Stange 15, mit den von ihr getragenen Bauteilen dient zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Schutzgeräts. Hierzu wire die Stange 15 in Richtung des Pfeils 18 nach unter gedrückt, wobei der Bügel 16 den oberen Schwimmer 6 und etwas später die federnd gelagerte Scheibe 17 über den längeren Schenkel 14 des Winkelhebel« 13 den unteren Schwimmer 6 nach unten drücken. Oz das Gehäuse 1 in nicht dargestellter Weise mit einem Schauglas versehen ist, kann von außen erkannt werden, ob die Schutzgaskontaktschaltcr 4 bei den vorgesehenen Schwimmerlagen betätigt werden.

Beim Auftreten einer langsamen Gasentwicklung in dem zu schützenden elektrischen Gerät werden die Gasbläschen langsam in das Schutzgerät eintreten, da letzteres in dem Verbindungsrohr zu einem erhöht angebrachten Ausgleichgefäß für die Kühlflüssigkeit vorgesehen ist. Dabei bildet sich im Dom des Gehäuses 1 eine langsam wachsende Gasblase. Diese drückt den Flüssigkeitsspiegel nach unten und der obere Schwimmer 6 sinkt ab, so daß der ihm züge-

ao ordnete Schutzgasschalter 4 betätigt wird.

Dagegen strömt bei einer spontanen Gasentwicklung als Folge eines schwerwiegenden Fehlers, beispielsweise an der Wicklung, die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils 19

as gegen den Winkelhebel 13 und bewegt über dessen längeren Schenkel 14 den unteren Schwimmer 6 gegen seine Auftriebskraft nach unten, so daß der diesem zugeordnete Schutzgasschaiicr 4 seine Schaltstellung ändert und weitere Schalthandlungen ein-

!citet.

Bei einem Verlust von Kühlflüssigkeit, beispielsweise durch Leck, werden entsprechend dem Absinken der Oberfläche der Kühlflüssigkeit nacheinander beide Schwimmer die ihnen zugeordneten Schutzgas-SS schalter 4 betätigen.

Der obere Schulzgasschalter 4 schaltet vorzugsweise akustische und/oder optische Warnsignale an Spannung. Dagegen ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der untere Schutzgasschalter 4, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Relais und Schützen, das zu überwachende Gerät selbst abschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schutzgerät zur Überwachung von Gasbildung und Flüssigkeitsstandsänderungen in flüssigkeitsgekühlten Transformatoren und Drosseln mit gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesicherten Schwimmern und mit schwimmerbetätigter Kontakteinrichtung aus von Dauermagneten betätigten Schutzgasschaltern, gekennzeichnet d u r c h die Kombination, daß die Schwimmer (6) auf einer sie durchsetzenden, senkrechten Führungsstange (2) frei verschiebbar sind, daß in jedem Schwimmer (6) an dessen Stirnseiten neben einem die Führungsstange (2) aufnehmenden Durchbruch und um 180' gegeneinander \ ersetzt je ein in radialer Richtung magnctisierter Dauermagnet (Ί) vorgesehen ist, von denen in Schwimmernormallage der Dauermagnet (7) der einen Stirnseite sich oberhalb von einem seinem Schwimmer (6) zugeordneten, räumlich feststehenden Schutzgasschalter (4) befindet und diesen gerade noch geötTnct läßt, bei einem Absinken des Schwimmers (6) jedoch schließt und von denen der Dauermagnet (7) der anderen Stirnseite nach Drehung des Schwimmers (6) durch äußeren Eingriff um 180 auf der Führungsstange (2) vor demselben Schu.zgasschalter (4) liegt und diesen in SchwimmernormaMage ir Kontaktschließstellung hält, jedoch bei einem Absinken des Schwimmers (6) sich öffnen läßt.

2. Schutzgerät nach Anspiuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Schwimmer (6) eingeformten Dauermagnete (7) zur Betätigung der Schutzgasschalter (4) jeweils zwei verschiedene axiale Einbaulängen aufweisen, so daß beim Absinken eines Schwimmers (6) bei in Schwimmernormallage geöffnetem Schutzgasschalter (4) die Kontaktbetätigung sofort, dagegen bei in Schwimmernormallage geschlossenem Schutzgasschalter (4) die Kontaktbetätigung erst nach einem bestimmten, vom Ölspiegel abhängigen Weg erfolgt.

3. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Schwimmer (6) bis zur Kontaktbewegung zurückzulegende Weglänge dadurch festgelegt ist, daß zur sofortigen Kontaktbetätigung ein Dauermagnet vorgesehen ist und zur verzögerten Kontaktbetätigung zwei Dauermagnete (7) axial übereinander eingesetzt sind.

4. Schutzgerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle eingeformten Dauermagnete (7) gleiche Abmessungen und gleiche magnetische Eigenschaften haben.

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