DE2753002B2

DE2753002B2 - Schutzvorrichtung fur einen Transformator

Info

Publication number: DE2753002B2
Application number: DE19772753002
Authority: DE
Inventors: Heinz-Juergen 8501 Oberasbach Bertl; Erich Ing.(Grad.) 8521 Bubenreuth Silbermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1977-11-28
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2753002C3; DE2753002A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für einen Transformator mit Ölauffangwanne und Leckölwächter, bei dessem Ansprechen der Transformator abgeschaltet wird, wobei die Schutzvorrichtung insbesondere für solche Fälle vorteilhaft ist, wo Wasser in die ölauffangwanne eindringen kann, also z. B. bei Aufstellung des Transformators im Freien.

Handelsübliche Transformatoren besitzen meist eine geschlossene ölauffangwanne, die in der Lage ist, bei einem Leck des Transformators das gesamte in Transformator enthaltene öl aufzunehmen. Wenn aber ein Transformator im Freien aufgestellt wird, kann auch Regenwasser in die ölauffangwanne dringen. Es kann daher vorkommen, daß bei einem Leck des Transformators die ölauffangwanne mit Regenwasser gefüllt ist und das öl in die Umgebung abläuft. Bei Transformatoren, die im Freien aufgestellt werden, muß man daher in der Ölauffangwanne Ölabscheider vorsehen, die aber sehr aufwendig sind. Nicht zuletzt um diesen Schwierigkeiten auszuweichen, bringt man Transformatoren z. B. bei Netzstationen meist in regensicheren Gehäusen unter, nimmt aber dabei eine Belastungsreduzierung wegen der schlechteren Belüftung in Kauf. Bei solchen Gehäusen muß man Lüftungsschlitze vorsehen, durch die aber unter Umständen Treibschnee in das Gehäuseinnere gelangen kann, das wiederum als Wasser in die ölauffangwanne dringen kann. Auch bei Unterbringung des Transformators in einem Gehäuse mit Lüftungsschlitzen ist also nicht sichergestellt, daß

κι

die ölauffangwanne wasserfrei ist und damit mit ihrem vollen Volumen zum Auffangen des ausgetretenen Öls zur Verfügung steht

Sowohl bei Aufstellung im Freien als auch bei Aufstellung in Gehäusen mit Lüftungsschlitzen besteht also die Gefahr, daß aus dem Transformator ausgetretenes öl aus der ölauffangwanne nach außen dringt und dort Grundwasserschäden hervorruft

Wenn durch ein Leck öl aus dem Transformator austritt und dadurch spannungsführende Teile nicht mehr von öl bedeckt sind, so kann sich in der Luftstrecke zwischen zwei spannungsführenden Teilen ein Lichtbogen ausbilden. Dieser Lichtbogen kann eine Explosion des Transformators verursachen. Das im Transformator enthaltene Öl kann dabei große Grundwasserschäden hervorrufen und Personen, die sich in der Umgebung aufhalten, sind gefährdet Wenn man den Transformator in einem Gehäuse aufstellt so kann man das Gehäuse zwar explosionssicher machen, wenn aber der Transformator explodiert kann aber das auslaufende öl in Brand geraten und ebenfalls die Umgebung gefährden. Bei vielen handelsüblichen Transformatoren ist daher ein Leckölwächter vorgesehen, der anspricht bevor ein Lichtbogen im Transformator entstehen kann und der über eine Steuerleitung einen Ausschaltbefehl auf die Einspeiseschalter gibt und damit für eine Unterbrechung der Energiezufuhr sorgt Hierzu bedient man sich z. B. der bekannten Buchholz-Relais, vergl. Siemens Druckschrift TW 324/647 von 1958, Seite 1—5. Diese Maßnahme ist aber z.B. bei Netzstationen sehr aufwendig, da hierbei die Einspeiseschalter meist in einer großen Entfernung zum Transformator stehen, und daher lange und entsprechend störanfällige Steuerleitungen nötig sind. Besonders aufwendig wird diese Maßnahme, wenn z, B. bei Netzstationen auch eine Rückspeisung von der Unterspannungsseite her möglich ist, da dann sowohl auf der Unter- als auch auf der Oberspannungsseite eine Unterbrechung ertolgen muß.

Neuerdings werden Transformatoren mit Erdungsschaltern bestückt, die entweder direkt am Transformator angebaut sind oder z. B. in einer Netzstation in der Nähe des Transformators montiert sind. Diese Erdungsschalter dienen lediglich dazu, bei Wartungs- und Inspektionsarbeiten die Spannungsfreiheit der Anlage sicherzustellen. Sie ersetzen das bisher übliche und wegen Verwechslungsgefahr gefährliche Erden in einer unter Umständen entfernt liegenden Schaltanlage bzw. das ebenfalls gebräuchliche Erden mit einer sogenannten Erdungsspinne am Transformator.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Leckage des Transformators nicht nur diesen selbst, sondern auch die Umwelt bzw. Umgebung einfacher und wirkungsvoller vor den möglichen Folgen der Leckage zu sichern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ölauffangwanne eine Wasserauslaßklappe besitzt und daß der Leckölwächter beim Ansprechen zusätzlich auch diese Wasserauslaßklappe schließt. Damit wird erreicht, daß in die ölauffangwanne eindringendes Wasser durch die normalerweise offene Wasserauslaßklappe abfließen kann, so daß stets das gesamte Volumen der ölauffangwanne für das bei einer eventuellen Leckage austretende öl zur Verfugung steht. Bei Leckage des Transformators wird die Wasserauslaßklappe geschlossen und das Öl wird in der ölauffangwanne zurückgehalten.

Der Leckölwächter der erfindungsgemäßen Einrichtung kann einen Schalter betätigen, der in einem

Betfttigungsstromlcreis f(j_r die Wasserauslaßklappe liegt, Das stellt eine einfache Möglichkeit dar, die Wasiierauslaßklappe elektrisch anzusteuern.

Dor Leckölwäehter der erfindungsgemlßen Schutzvorrichtung kann Ober eine mechanische Verbindung einen die Wasserauslaßklappe betätigenden Kraftspeicher auslösen. Bei dieser rein mechanischen Betätigung der WasserauslaBklappe ist eine elektrische Hilfsspannung nicht erforderlich.

Der Leckölwächter der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für einen Transformator mit einem Erdungsschalter kann beim Ansprechen zusätzlich auch den Erdungsschalter schließen. Durch den dann fließenden Kurzschlußstrom werden auf der einspeisenden Seite Sicherungen oder durch einen Kurzschlußschulz angesteuerte Leistungsschalter ausgelöst und damit wird die Spannung am Transformator abgeschaltet. Wenn der Transformator sowohl von der Primärais auch von der Sekundärseite gespeist wird, wird die Einspeisung beidseitig unterbrochen. Gesonderte Steuerleitungen sind dabei nicht nötig.

Der Leckölwächter kann dazu einen Schslter betätigen, der in einem Betätigungsstromkreis für den Erdungsschalter liegt Das ist eine einfache Möglichkeit zur elektrischen Auslösung des Erdungsschalters, wobei allerdings eine elektrische Hilfsspannung erforderlich ist

Der Leckölwächter der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung kann über eine mechanische Verbindung einen den Erdungsschalter betätigenden Kraftspeicher auslösen. Das hat den Vorteil, daß keine elektrische Hilfsspannung nötig ist

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung für Transformatoren beispielhaft anhand der F i g. I und 2 erläutert. Dabei sind in den beiden Figuren gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für einen Transformator 1, wobei die Wasserauslaßklappe 2a und der Erdungsschalter 8 elektrisch angesteuert werden. Unter dem Transformator 1 ist zum Auffangen des Öls bei einer Leckage eine Olauffangwanne 2 angeordnet. Die ölauffangwanne 2 besitzt eine Wasserauslaßklappe 2a, die im Normalfall durch eine Feder 26 offen gehalten wird. In den Transformator 1 ist ein Leckölwächter 3 eingebaut, der einen Schalter 3a besitzt Dabei wird zweckmäßigerweise ein Schwimmerschalter verwendet. Die Wasserauslaßklappe 2a ist mit einer magnetischen Betätigungsvorrichtung 5, im Beispiel einer Spuk 5 mit Anker Sa gekoppelt Die Spule 5 ist über den Schalter 3a des Leckölwächters 3 mit einer Hilfsspannungsquelle 6, im Beispiel schematisch als Batterie dargestellt, verbunden.

An den Oberspannungsanschlüssen la des Transformators 1 ist ein Erdungsschalter 8 angebaut, der die Oberspannungsanschlüsse la mit einer Erdungsschiene 7 verbinden kann. Der Erdungsschalter 8 ist einschalt' fest, d.h. er kann beim versehentlichen Erden des spannungsführenden Netzes den vollen Kurzschlußstrom schalten. Er wird von einer magnetischen Betätigungsvorrichtung 9, im Beispiel schematisch als Spule 9 mit Anker 9a dargestellt, über ein Gestänge 10 betätigt. Die Spule 9 ist über den Schalter 3a des Leckölwächters 3 mit der Hilfsspannungsquelle 6 verbunden. Zur Hand-Betätigung des Erdungsschalters bei Wartungsaroeitjn ist parallel zum Schalter 3a ein Hand-Taster 14 vorgesehen. Aus Sicherheitsgründen wird dabei der erdungsschalter 8 zweckmäßigerweisc so ausgeführt, daß er im geschlossenen Zustand einrastet, d. h. nicht selbsttätig öffnet, wenn die Spule 9 spannungsfrei wird.
Der Erdungsschalter 8 kann alternativ auch ein in F i g. 1 nicht dargestelltes Schaltfederwerk besitzen. Die magnetische Betätigungsvorrichtung 9 muß dann nur eine Sperrklinke im Schaltfederwerk auslösen. Dabei ist sichergestellt, daß der Erdungsschalter 8 nicht selbsttätig öffnen kann, wenn der Leckölwächter 3 nicht mehr

ι ο angesprochen hat U. LJ. kann die Sperrklinke von einem mit einem kräftigen Schwimmer ausgerüsteten Leckölwächter 3 direkt betätigt werden, die magnetische Betätigungsvorrichtung 9 kann dann entfallen.
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung wird im folgenden anhand von Fig. 1 erläutert Wenn der Transformator 1 öl verliert, so müssen vor allem zwei Maßnahmen vorgesehen werden: Es muß dafür gesorgt werden, daß das austretende öl aufgefangen wird und nicht in den Boden eindringt und der Transformator 1 muß abgeschaltet werden. Wenn man den Transformator 1 nicht abschaltet kann siel; in der Luftstrecke zwischen spannungsführenden Teilen, die nicht mehr von öl bedeckt sind, ein Lichtbogen ausbilden. Da das zu einer Explosion des Transformators 1 und z?j einer

>5 Entzündung des ausgetretenen Öls führen kann, ist damit auch die Umgebung des Transformators gefährdet

Sobald der Leckölwächter 3 anspricht, wird der Schalter 3a des Leckölwächters 3 geschlossen. Dadurch wird über die magnetische Betätigungseinrichtung 5 die Wasserauslaßklappe 2a geschlossen, so daß das austretende öl vollständig von der ölauffangwanne 2 aufgefangen wird. Im ungestörten Betrieb ist die Wasserauslaßklappe 2a geöffnet, so daß eindringendes Regenwasser abfließen kann. Mit dem Ansprechen des Leckölwächters 3 und dem Schließen des Schalters 3a wird außerdem über die magnetische Betätigungseinrichtung 9 der Erdungsschalter 8 geschlossen. Durch den so entstehenden Kurzschluß werden Sicherungen oder ein von einer Kurzschlußüberwachungseinrichtung gesteuerter Leistungsschalter auf der einspeisenden Seite ausgelöst. Wenn die Einspeisung sowohl ober- als auch unierspannungsseitig erfolgt, wirkt der Kurzschluß auf beiden Seiten und die Einspeisung wire! beidseitig unterbrochen. Der Transformator 1 w^:rd daher sofort spannungsfrei. Da der Leckölwächter 3 so ausgelegt ist, daß er anspricht, bevor spannungsführende Teile nicht mehr von Öl bedeckt sind, kann ein Lichtbogen in der Luftstrecke im Transformator nicht entstehen. Der

w Erdungsschalter 8 wird bei Wartungsarbeiten nach Abschalten der Einspeisespannung mit dem Hand-Taster 14 von Hand betätigt, um die Spannungsfreiheit der Anlage sicherzustellen.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach F i g. 1

kann man die Ansteuerung der Wasserauslaßklappe 2a auch in Ruhestrom-Schaltung ausführen. Die Feder 26 ist dann so angeordnet, daß sie die Wasserauslaßklappe 2a geschlossen näh, wenn sie nicht von der magnetischen Betätigungsvorrichtung 5 geöffnet wird. Als

t>n Schalter 3a wird anstelle des in F i g. 1 gezeigten Schließers ein öffner vorgesehen. Damit wird erreicht, daß die Wasserauslaßklappe 2a durch di2 Feder 2b geschlossen wird, sobald der Leckölwächter 3 anspricht oder die Hilfsspannung 6 ausfällt.

Ι.Ί Fig. 2 zeigt einr erfiridungsgemäße Schutzvorrichtung mit rein mechanischer Ansteuerung der Wasserauslaßklappe 2a und des Erdungsschalters 8. Die Schutzvorrichtung ist der Übersichtlichkeit wegen rein

schematisch dargestellt Der Erdungsschalter 8 ist über ein drehbares Gelenk mit einer Betätigungsstange 10 verbunden. An der Betätigungsstange 10 greift eine Feder 11 an, die an einem Fes'punkt 11a befestigt ist. Die Feder Il ist gespannt, wenn der Erdungsschalter 8 geöffnet ist. Der Erdungsschalter 8 wird mit der Betätigungsstange 10 gegen die Spannung der Feder 11 durch eine Sperrklinke 3£> des l.cckölwiichters 3 im offenen Zustand gehalten. Die Betätigungsstange 10 ist über ein Gelenk 10a mit der Stange 12 verbunden. Die ■" Stange 12 ist an einem Festpunkt 12a drehbar gelagert und übet- ein drehbares Gelenk 1 Ib mit der Betätigungsstange 13 verbunden. Die Betätigungsstange 13 greift an der Wasserauslaßklappe 2a an und hält diese geöffnet, solange die Sperrklinke 3b des Leckölwächters 3 an der ι · Betätigungsstange 10 im Eingriff ist.

Sinkt nun der ölstand im Transformator 1 ab, so bewegt sich die Sperrklinke 3b des Leckölwächters 3 nach unten und gibt die Betätigungsstange 10 frei. Durch die Kraft der gespannten Feder 11 wird die Betätigungsstange 10 nach rechts gezogen, damit wird der Erdungsschalter 8 und über die Stange 12 und die Betätigungsstange 13 auch die WasserauslaQklappe la geschlossen. Nach Beseitigung des Fehlers wird die Betätigungsstange 10 von Hand, gegebenenfalls über r. eine hier nicht dargestellte Einrichtung gegen die Kraft der Feder 11 wieder nach links bezogen, bis die Sperrklinke 3b einrastet. Der Erdungsschalter 8 und die Wasserauslaßklappe 2a sind damit wieder geöffnet. Diese Anordnung hat dm Vorteil, daß keine Hilfsspannung nötig ist. Wenn der l.eckolwilchter 3 nicht in der Lage ist. über die Sperrklinke 3/i ;lie Auslösekraft für die relativ starke Feder 11 aufzubringen, so könnte man u.U. einen llilfsfederspeicher vorsehen, dessen Sperrklinke mit geringsten Kräften gelöst werden kann und der dciriii seinerseits ti ie Sperrklinke 3b auslöst. Um die Spannlingsfreiheit der Anlage sicherzustellen, wird bei Wartungsarbeiten nach Abschalten der Einspeisespannung die Sperrklinke 3/niber eine hier nicht dargestellte Einrichtung von Hand ausgelöst und damit der Erdungsschalter 8 geschlossen.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung die Umgebung des Transformators wirkungsvoll vor den möglichen Folgen einer Leckage geschützt wird. Die beiden notwendigen Maßnahmen, nämlich Auffangen des ausgelaufenen Öls und Abschalten des Transformators werden einfach und betriebssicher ausgeführt. Der Aufwand ist sehr gering, da der Erdungsschalter zugleich auch zum Personenschlitz bei Wartungsarbeiten verwendet wird. Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung kann selbstverständlich in derselben Weise für Transformatoren, die anstelle des Öls ein beliebiges anderes flüssiges Isoliermedium enthalten, eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft \'ißl sich die Schutzvorrichtung für Netzstationen verwenden, bei denen der Transformator im Freien aufgestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

U Schutzvorrichtung für einen Transformator mit Ölauffangwanne und Leckölwächter, bei dessem Ansprechen der Transformator abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die ölauffangwanne (2) eine Wasser-Auslaßklappe (2a) besitzt und daß der Leckölwächter (3) beim Ansprechen zusätzlich auch diese Wasser-Auslaßklappe (2a) schließt

Z Schutzvorrichtung für einen Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Leckölwächter (3) einen Schalter (3a) betätigt der in einem Betätigungsstromkreis für die Wasser-Auslaß klappe (2a; liegt

3. Schutzvorrichtung für einen Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Leckölwächter (3) über eine mechanische Verbindung (12, 13) einen die Wasser-Auslaßklappe (2a) betätigenden Kraftspeicher (11) auslöst

4. Schutzvorrichtung für einen Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Erdungsschalter, dadurch gekennzeichnet daß der Leckölwächter (3) beim Ansprechen zusätzlich auch den Erdungsschalter (8) schließt

5. Schutzvorrichtung für einen Transformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckölwächter (3) einen Schalter (3a) betätigt der in einem Betätigungsstromkreis für den Erdungsschalter (8) liegt

6. Schutzvorrichtung für einen Transformator nach Anspi :ch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Leckölwächter (3) über eip<" mechanische Verbindung (10) einen den Erdungsschalter (8) betätigenden Kraftspeicher (11) auslöst.