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Titel der Erfindung
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Schaltwerk für Schutzeinrichtungen Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schaltwerk für Schutzeinrichtungen flüssigkeitsgekühlter
mit Ausdehnungsgefäß ausgerüsteter Transformatoren, Transformatorenstufenschalter
oder Drosseispulen das im wesentlichen aus einer in einem Gehäuse senkrecht angeordneten
einen oder mehrere Magnetschaltkontakte aufnehmende nicht ferromagnetischen Führungsstange
besteht, wobei mindestens ein Magnetschaltkontakt von mindestens einem durch eine
Stauklappe bewegten Dauermagneten bestätigt wird.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösung Es sind bereits Schaltwerke
für Schutzeinrichtungen , beispielsweise für flüssigkeitsgekühlte Transformatoren
bekannt, deren Stauklappe über ein Hebelsystem mit anderen Schaltelementen.
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zum Beispiel mit einem unteren Schwimmer, in Wirkverbindung steht
Die Stauklappe selbst kann keine Schaltkontakte betätigen da sie keine Dauermagnete
aufweist. Bei Überschreitung bestimmter Strömungsgeschwindigkeiten drückt die Stauklappe
über das Hebelsystem den unteren Schwimmer nach unten, so daß der an diesem Schwimmer
befestigte Dauermagnet den dazugehörigen Schaltkontakt betätigt. Es wird das gleiche
Slgnal erzeugt wie beim Senken des unteren Schwimmers in Folge von Flüssigkeitsverlust
(DE - PS 2049 972).
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Schwimmer und Stauklappe gehen in die Ausgangslage zurück, sobald
die auslösende Strömungsgeschwindigkeit wieder unterschritten wird. Daher ist bei
einer nachträglichen Fehlersuche nicht feststellbar ob der Schaltkontakt durch unzulässig
hohe Strömung, Flüssigkeitsverlust oder eine aufsteigende Gasbiase betätigt wurde
Eine Änderung der vom Hersteller eingestellten Ansprechströmungsgeschwindigkeit
der Stauklappe ist im eingebauten Zustand des Gerätes von außen nicht möglich und
kann nur durch Öffnen des Gehäuses erfolgen.
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Außerdem ist durch die gewählte Stauklappenanordnung keine exakte
Signalgabe bei eingestellter Strömungsgeschwindigkeit möglich da das Schwimmer-Stauklappen-System
nicht nur hohe Massenträgheit aufweiset, sondern auch von den schwankenden Strömungsverhältnissen
im Buchholz-Relais die auf den Schwimmer wirken, beelnfluß wird. Zusätzlich entsteht
beim Herunterdrücken des Schwimmers eine hydraulische Dämpfung und der Schaltvorgang
selbst läuft teilweise stockend ab. Dadurch beträgt die Schaltzeit dieser Stauklappe
mehr als 0 1 s was für einen großen Teil der Anwendungsfälle der Buchholz-Relais
sehr nachteilig ist.
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Eine Verkürzung der Schaltzeit wird durch eine magnetisch gehaltene
Stauklappe, wie sie das Buchholz-Relais des VEB Elektromotorenwerk Barleben aufweist
erreicht (Prospekt 1979).
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In der Ausgangsstellung haftet die Stauklappe an einem Dauermagneten.
Erst nach Überwindung der Haftkraft des Dauermagneten und die Auftriebskraft des
Schwimmers reißt die durch die Strömung beaufschlagte Stauklappe ab. Nachteilig
wirkt sich auch bei dieser technischen Lösung die mechanische Kopplung der Stauklappe
mit dem unteren Schwimmer aus. Die durch den magnetischen Abrelßeffekt erzielte
schlagartige Bewegung wird durch Massenträgheit und hydraulische Dämpfung des Schwimmers
wieder zunichte gemacht, was wieder längere Schaltzeiten zur Folge hat. Außerdem
ist auch bei dieser Geräteausführung nach erfolgter Signalgabe nicht erkennbar welches
Funktionseiement - Stauklappe oder Schwimmer - das Signal ausgelöst hat. Nachteilig
ist auch daß nach Wegfall der zur Betätigung führenden Strömung Schwimmer
und
Stauklappe aus der angesprochenen Stellung in die Ausgangslage zurück gehen. Das
erschwert ebenso wie die starre Kopplung der beiden Funktionselemente eine exakte
Fehlerdiagnose.
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Die genannten Nachtelle beeinflussen die Funktionstüchtigkeit der
Transformatorenschutzrelais erheblich Gerade bei dieser Schutzmaßnahme der Transformatoren
ist eine schnelle Signalgabe von großer Bedeutung wenn der Schaden im zu schützenden
Gerät möglichst gering gehalten werden soll . Es ist abzusehen S daß sich auf Grund
der geringen Zuverlässigkeit infolge zu langer Schaltzeiten und erschwerter Diagnosemöglichkeiten
der Anwendungsbereich derartiger Schutzrelais erheblich verringern wird.
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Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es 7 ein Schaltwerk für
Schutzeinrichtungen zu schaffen durch das der Anwendungsbereich der Schutzeinrichtungen
ohne hohen Aufwand erweitert wird Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde ein Schaltwerk zu entwickeln, dessen Funktionselemente
untereinander in keinerlei Wlrkverbindung stehen dessen Stauklappe bei Beaufschlagung
durch eine strömende Flüssigkeit schlagartig von der Ausgangsstellung in die angesprochene
Stellung schaltet und sowohl in der Ausgangs- als auch in angesprochener Stellung
arretierbar ist Erflndungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst daß die Stauklappe
mit einem oder mehreren zwischen zwei ferromagnetischen Haftblechen verschiebbaren
Dauermagneten verbunden ist Die Haftbleche begrenzen gleichzeitig die Ausgangs-
bzw. angesprochene Stellung der Stauklappe Um eine einfache durchführbare Einstellung
der Ansprechempfindlichkeit der Stauklappe der Schutzreinrichtung zu erreichen ist
es vorteilhaft die Stauklappe
mit der Führungsstange verdrehsicher
zu verbinden und die Führungsstange drehbar im Gehäuse anzuordnen.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Stauklappe besteht in einem Winkelhebel,
dessen Drehpunkt zur Führungsstange fixiert und an dessen von der strömenden Flüssigkeit
abgewandten Schenkel der Dauermagnet befestigt ist Diesen Dauermagneten als Ringmagneten
auszubilden, der von der Führungsstange durchsetzt wird ist ebenfalls von Vorteil.
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Ferner werden durch den oder die mit der Stauklappe verbundenen Dauermagnete
folgende vorteilhafte Wirkungen auf einfache Weise erreicht: - Es werden die in
der Führungsstange angeordneten Schaltkontakte betätigt.
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- Der bzw. die Dauermagnete haften in Ausgangsstellung an dem einen
Haftblech. Bei Überschreitung einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit wird ein Abreißeffekt
erzielt der einen eindeutigen Beginn des Schaltvorganges und ein schnelles Schalten
der Stauklappe bewirkt - Beim Schaltvorgang wird eine Beschleunigung der Stauklappe
durch die Anzugswirkung des zweiten gegenüberliegenden Haftbleches erzielt so daß
eine weitere entscheidende Verkürzung der Schaltzeit erreicht wird - Der Dauermagnet
haftet in angesprochener Stellung am gegenüberliegenden Haftblech, so daß auch bei
nicht mehr vorhandener Strömung Dauermagnete und Stauklappe in Ansprechlage verharren.
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- Durch die magnetische Rastwirkung in Ausgangs- und Ansprechlage
wird die Erschütterungsunempfindlichkeit entscheidend erhöht.
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Durch die erfindungsgemäße Verbindung der Stauklappe mit einem oder
mehreren Dauermagneten, ist eine von anderen Funktionselementen unabhängige. direkte
Signalgabe möglich Daher kann auch bei einer Fernüberwachung des zu schützenden
Gerätes sofort die Fehlerart, Gasansammlung Flüssigkeitsverlust oder zu große Strömungsgeschwindigkeit
erkannt werden.
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Ausführungsbeisplel Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel
näher erläutert werden. Die zugehörige Zelchnung zeigt dazu den Aufbau eines erfindungsgemäßen
Schaltwerkes am Beispiel einer Schutzeinrichtung für einen Transformator mit Konservator.
Das erflndungsgemäße Schaltwerk befindet sich nie einem Gehäuse 1 mit einem Strömungseintrittskanal
2 und einem Austrittskanal 3, das oben durch eine Anschlußeinheit 4 abgeschlossen
ist. An der Anschlußeinheit 4 die aus Isolierstoff besteht sind Anschlußklemmen
5 untergebracht. Diese sind mit Schutzrohrkontakten 6 die als Schaltkontakte dienen,
elektrisch leitend verbunden und in einer nicht ferromagnetischen senkrechten Führungsstange
7 eingegossen Die Führungsstange 7 ist mit der Anschlußeinheit 4 fest verbunden
Die Anschlußeinheit 4 ist zum Gehäuse 1 hin durch die Dichtung 8 abgedichtet und
durch Schrauben 9 und Klemmenstücke 10 lösbar am Gehäuse 1 befestigt Als Funktionselemente
werden vorzugswelse zwei aus Schaumstoff bestehende Schwimmer 11 und 1 2 verwendet
die eine achsiale Bohrung besitzen und auf der Führungsstange 7 achsial zwischen
oberen und unteren Anschlägen 13 und 14 bzw 15 und 16 verschiebbar sind. In den
Schwimmern 11 und 12 ist je ein vorzugsweise achsialpolarisierter Perament-Ringmagnet
17 eingeschäumt durch den die Schutzrohrkontakte 6 in der Führungsstange 7 betätigt
werden. Das auf Strömung ansprechende Funktionselement besteht aus einem Stauklappengehäuse
18 das fest an die Führungsstange 7 montiert ist Dabei ist eine Stauklappe 19 in
einem Drehpunkt 20 in dem Stauklappengehäuse 18 gelagert. An der Stauklappe 19 ist
ein von der Führungsstange 7 durchsetzter vorzugsweise achsialpolarisierter Ringmagnet
21 befestigt Oberhalb und unterhalb des Ringmagneten 21 sind Haftbleche 22 und 23
angeordnet. Eine Stellschraube 24 dient zur Justierung der Stauklappenansprechkraft.
Mit Hilfe einer Prüfstange 25 und einer daran befestigten Prüftaste 26 ist es möglich,
durch Herabdrücken die Schwimmer 11 und 12 in Ansprechstellung und die Stauklappe
19 in Ausgangsstellung zu bringen.
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Durch Hochziehen der Prüfstange 26 wird die Stauklappe 19 in
Ansprechlage
gebracht. Das in Fig. 1 dargestellte Gerät funktioniert wie folgt: Im Ausgangszustand
ist das Gehäuse 1 mit Isolierflüssigkeit gefüllt und die Schwimmer 11 und 12 befinden
sich an den oberen Anschlägen 13 und 15 Sammelt sich infolge eines Fehlers im Transformator
Gas im Gehäuse 1 an so sinkt der Schwimmer 11 bei genügend großem Gasvolumen bis
zum unteren Anschlag 14 ab. Die in der Führungsstange 7 befindlichen Schutzrohrkontakte
6. die dem Schwimmer 11 zugeordnet sind. werden dabei durch den Permanent-Ringmagneten
17 im Schwimmer 11 betätigt Bei weiterer Vergrößerung des Gasvolumens spricht der
untere Schwimmer 12 nicht an, da das Gas aus dem Austrittskanal 3 entweichen kann.
Erst wenn durch Isolierflüssigkeitsverlust der Flüssigkeitsspiegel wesentlich unter
die obere Kante des Strömungseintrittskanals 2 und des Austrittskanals 3 absinkt,
senkt sich auch der untere Schwimmer 12 bis zum unteren Anschlag 16 ab und betätigt
mit Hilfe des Permanent-Ringmagneten 17 die dem Schwimmer 12 zugeordneten Schutzrohrkontakte
6. Die jedem Schwimmer 11 1 2 zugeordneten Schutzrohrkontakte 6 können in der Führungsstange
7 so angeordnet sein, daß sie als Öffner- oder Schließerkontakt fungieren. Da die
jeweiligen Permanent-Ringmagnete 17, 21 der Schaltelemente mehrere Schutzrohrkontakte
6 betätigen können kann zum Beispiel ein Schutzrohrkontakt 6 in der oberen Stellung
des Schwimmers 12 geschlossen sein während ein zweiter Schutzrohrkontakt 6 gerade
noch geöffnet ist und erst beim Herabsinken des Schwimmers 12 durch den Permanent-Ringmagneten
17 geschlossen wird während gleichzeitig der erste Schutzrohrkontakt 6 öffnet. Damit
ist ein Wechselkontakt realisiert und es erübrigt sich eine Umstellung auf Öffner-
oder Schließerkontakt. Das gilt genauso für die Schutzrohrkontakte 6 t die durch
den Ringmagneten 21 der Stauklappe 19 betätigt werden. Der Ringmagnet 21 hat außer
der Betätigung der Schutzrohrkontakte noch die Aufgabe, die Stauklappe 19 sowohl
in Ausgangstellung als auch in Ansprechstellung zu halten. In Ausgangssteilung der
Stauklappe 19 haftet der Ringmagnet 21 an dem ferromagnetischen Haftblech 23. Durch
die Stellschraube 24 kann der Abstand zwischen dem Ringmagnet 21
und
dem Haftblech 23 und somit die Haftkraft mit der der Ringmagnet 21 am Haftblech
23 haftet, eingestellt werden. Wird die Stauklappe 19 mit genügend hoher Strömungsgeschwindigkeit
in Pfeilrichtung beaufschlagt, wird die Haftkraft des Ringmagneten 21 überschritten
und die Stauklappe 19 dreht sich schlagartig um den Drehpunkt 20 bis der Ringmagnet
21 am oberen Haftblech 22 haftet. In dieser Stellung verharrt auch die Stauklappe
19, wenn keine Strömung mehr vorhanden ist, so daß auch bei späteren Kontrollen
festgestellt werden kann, daß die Stauklappe angesprochen hat. Durch Lockern der
Schrauben 9 kann die Anschlußeinheit 4 mit der Führungsstange 7 den Schwimmer 11
und 12 und dem daran befestigten Stauklappengehäuse 18 radial gedreht werden. Damit
wird eine Teilbeaufschlagung der Stauklappe 19 durch die Flüssigkeitsströmung erreicht
und es ist dadurch möglich, ohne Öffnung des Gehäuses 1 die Ansprechempfindlichkeit
der Stauklappe 19 von außen her einzustellen.
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Aufstellung der verwendeten BezugszeXchen zur Erfindungsanmeldung
"Schaltwerk für Schutzeinrichtungen" 1 Gehäuse 2 StrömungseSntrSttskanal 3 Austrittskanal
4 Anschlußeinheit 5 Anschlußklemmen 6 Schutzrohrkontakte 7 Führungsstange 8 Dichtung
9 Schrauben 10 Klemmstücke 11; 12 Schwimmer 13; 15 obere Anschläge 14; 16 untere
Anschläge 17; 21 Permanent-Ringmagnet 18 Stauklappengehäuse 19 Stauklappe 20 Drehpunkt
22; 23 Haftbleche 24 Stellschraube 25 Prüfstange 26 Prüftaste
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