DE3420651C2 - - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/02—Casings
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Transforma
tor, insbesondere für einen Verteilungstransformator,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein bekannter Transformator dieser Art, der als Isolier
flüssigkeit Öl enthält, weist oberhalb des Ölspiegels
ein Inertgaspolster auf, das durch eine Rohrleitung mit
einem Ausdehnungsraum verbunden ist, in dem ein weiteres
Inertgaspolster vorgesehen ist (US-A-22 00 610). Der
Ausdehnungsraum ist in einem separaten Bauteil angeord
net, wobei sein Volumen mit Hilfe einer gewichtsbelaste
ten elastischen Membrane veränderbar ist. Zur Versorgung
des Ausdehnungsraumes mit Inertgas ist an diesem ein
getrennter Inertgasspeicher unter Zwischenschaltung von
Druckminder- und Absperrorganen angeschlossen, wobei
eine elektrische Regelung die Inertgaszufuhr zum Ausdeh
nungsraum einstellt. Um Überdrücke vom Inertgaspolster
während des bestimmungsgemäßen Betriebes fernzuhalten,
ist dieses noch durch ein Sicherheitsventil mit dem
Außenraum verbindbar. Durch diese Anordnung können zwar
die durch schwankende Betriebstemperaturen ausgelösten
Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit unter Verlust
an Inertgas leicht ausgeglichen werden, einer Belastung
durch hohe Umgebungstemperaturen im Falle eines Brandes,
die leicht 700 bis 800° Celsius erreichen können, ist
diese Anordnung kaum gewachsen. Denn die Ölfüllung des
Transformators ist wegen der Entzündungsgefahr für
höhere Temperauren nicht geeignet, zum anderen sind im
Brandfalle nicht nur der Transformator, sondern auch der
Ausdehnungraum, der Inertgasspeicher, die sie ver
bindenden Rohrleitungen sowie die Regel- und Absperr
organe samt Regelung hohen Temperaturen ausgesetzt.
Schäden an diesen Bauelementen sind daher wahrschein
lich. Insbesondere besteht die Gefahr, daß bei beschä
digter Regelung während der Abkühlung des Transformators
ein Unterdruck in diesem entsteht und das Transformator
gehäuse durch äußeren Überdruck über Gebühr belastet
ist. Auch kann der bekannte Transformator kaum als Ver
teilungstransformator eingesetzt werden, da solche
Verteilungstransformatoren häufig in geschlossenen
Räumen, auch solchen mit Personenverkehr, aufgestellt
werden müssen und daher neben geringem Platzbedarf hohe
Brandsicherheit gefordert ist.
Des weiteren ist ein Traktionsmotortransformator bekannt
geworden, dessen Gehäuse eine aufgesetzte Expansionskam
mer aufweist, die mit einer Isolierflüssigkeit in Form
von Silikonöl vollständig angefüllt ist (DE-
OS 28 11 935). Damit thermisch bedingte Volumenänderungen
der Isolierflüssigkeit ausgeglichen werden können, ist in der
Isolierflüssigkeit der Expansionskammer eine von einem
elastischen Balg gebildete Luftzelle vorgesehen, deren
Innenraum mit der Außenluft in freier Verbindung steht.
Die vollständig mit Isolierflüssigkeit angefüllte
Expansionskammer ist noch mit zwei Ventilen versehen,
die öffnen, falls der Druck über einen vorbestimmten
Druckbereich ansteigt oder unter einen gewissen Druck
bereich abfällt. Obwohl das als Isolierflüssigkeit
dienende Silikonöl ein flammwidriges Verhalten aufweist,
ist der hier in Rede stehende Transformator als brand
gefährdet zu bezeichnen, da die Gefahr besteht, daß bei
einer durch einen Brand ausgelösten Temperatursteigerung
über die übliche Betriebstemperatur von 40 bis 95°
Celsius hinaus ein Austritt von Isolierflüssigkeit über
die beiden Ventile in die Umgebung erfolgt. Darüber
hinaus kann der aus einem Elastomer hergestellte Balg
durch die Einwirkung hoher Temperaturen beschädigt
werden, so daß auch hier Isolierflüssigkeit austreten
könnte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Transformator der eingangs genannten Art anzugeben, der
hohe Brandsicherheit mit kompaktem Aufbau vereint, so
daß der Transformator insbesondere als Verteilungstrans
formator einsetzbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 er
reicht.
Durch die Anordnung des gesamten Gaspolsters innerhalb
des Gehäuses sowie durch dessen Dimensionierung mit
Rücksicht auf den Volumenzuwachs der Isolierflüssigkeit
im Brandfalle in Verbindung mit der angegebenen Ein
stellung des Ansprech-Überdruckes des Auslaßventils und
durch den Einsatz von Silikonflüssigkeit mit hohem
Flamm- und Brennpunkt bleibt der Transformator auch bei
erhöhter thermischer Belastung während eines Brandes
zumindest weitgehend ungefährdet, wogegen die Anordnung
des Einlaßventils den Transformator während der sich dem
Brandfalle anschließenden Abkühlungsphase, in der die
Silikonflüssigkeit durch abkühlungsbedingte Volumenab
nahme wieder ihren normalen Raum einnimmt, vor äußerem
Überdruck schützt. Dies ist von besonderer Bedeutung, da
ein äußerer Überdruck für das Transformatorgehäuse eine
größere Gefährdung als ein gleichgroßer innerer Über
druck darstellt. Durch die Verknüpfung dieser Maßnahmen
wird eine hohe Brandsicherheit des Transformators bei
geringem Bauvolumen auf einfache Weise erzielt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Gehäuses sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei
Patentanspruch 6 besondere Bedeutung zukommt. Denn durch
die Anordnung des Flüssigkeitsabscheiders wird mit
Sicherheit vermieden, daß beim Ansprechen des Auslaß
ventils bei brandbedingter Erhitzung des Transformators
Isolierflüssigkeit während des Druckausgleichs vom Gas
mit nach außen gerissen wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs
beispielen näher erläutert.
Hierbei zeigt
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Trans
formatorgehäuse gemäß der Erfindung und
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Ausfüh
rungsvariante des Gegenstands der Fig. 1 mit
einem Aufsatz.
In Fig. 1 ist ein hermetisch geschlossenes Gehäuse 10
eines Transformators gezeigt, in welchem ein einge
setzter Wicklungskern, der Aktivteil 14, vollständig von
Isolierflüssigkeit 12 bedeckt wird. Zwischen dem Flüssig
keitsspiegel 16 und dem Deckel 18 des Gehäuses 10 befin
det sich ein Gas- bzw. Luftpolster 20, das über ein Ein
laßventil 22 undein Auslaßventil 24 mit der Umgebungs
luft verbindbar ist. Die Einlaß- und Auslaßventile 22, 24
sind am Deckel 18 vorgesehen. Daneben sind Isolatoren 26
durch den Deckel 18 geführt, die zur Isolierung der
Stromzufuhr und -abfuhr dienen.
In Fig. 2 ist ein hermetisch geschlossenes Gehäuse 10,
ähnlich der Ausführung in Fig. 1, gezeigt, das ebenfalls
einen eingesetzten, gänzlich von Isolierflüssigkeit 12
umgebenen Aktivteil 14 aufweist. Das Gas- bzw. Luft
polster 20 befindet sich auch hier oberhalb des Flüssig
keitsspiegels 16, und zwar in einem domförmigen Aufsatz
28. Der Aufsatz 28, der an seiner Oberseite die Einlaß-
und Auslaßventile 22, 24 sowie Isolatordurchführungen 27
aufweist, ist abnehmbar gestaltet und durch Befesti
gungsmittel 30 sowie eine zwischengelegte, hochtempera
turbeständige Dichtung 32 druckdicht mit einem Stutzen
19 des Deckels 18 verbunden.
Die Größe des Gas- bzw. Luftpolsters 20 ist so gewählt,
daß es wenigstens dem Volumenzuwachs der sich bei Fremd
erhitzung infolge eines Brandes ausdehnenden Isolier
flüssigkeit entspricht, so daß in diesem Fall das ur
sprünglich vom Gas- bzw. Luftpolster 20 ausgefüllte
Volumen des Gehäuses 10 bzw. des Aufsatzes 28 teilweise
oder ganz mit Isolierflüssigkeit 12 gefüllt ist. Das Gas
bzw. die Luft wird hierbei von der sich ausdehnenden
Isolierflüssigkeit 12 durch das Auslaßventil 24 in die
Außenatmosphäre gepreßt. Das Auslaßventil 24 öffnet bei
Überschreiten eines bestimmten, der festigkeitsmäßigen
Auslegung des Gehäuses 10 zugrunde gelegten Grenzwertes
des Innendrucks, so daß im Gehäuse 10 höchstens ein
innerer Überdruck erreicht werden kann, der diesem
Grenzwert entspricht. Beim Abkühlen der Isolierflüssig
keit 12 nach dem Brandfalle und der damit einhergehenden
Volumenkontraktion strömt zur Vermeidung eines schäd
lichen Unterdruckes im Gehäuse 10 Umgebungsluft durch
das Einlaßventil 22 in das Gehäuse 10, so daß sich
zwischen der Umgebungsatmosphäre und dem Gas- bzw. Luft
polster 20 ein Druckausgleich einstellt. Danach schließt
das Auslaßventil 22 wieder.
Bei erneuter Erwärmung des Transformators, z. B. infolge
bestimmungsgemäßen Betriebes, stellt sich aufgrund der
reversiblen Ausdehnung der Isolierflüssigkeit 12 wieder
ein gewisser Überdruck im Gehäuse ein, der aber jenen
Grenzwert, bei dem das Auslaßventil 24 öffnet, nie über
schreitet. Der Normalbetrieb des Transformators verläuft
daher unter Abschluß gegenüber der Umgebungsatmosphäre.
Da der Ansprechdruck des Einlaß- und Auslaßventils 22, 24
jeweils auch unter Berücksichtigung der Festigkeit des
Gehäuses gewählt ist, kann während des Brandfalles und
danach keinerlei das Gehäuse in unzulässiger Weise
beanspruchende Belastung durch inneren oder äußeren
Überdruck auftreten.
Für die Bemessung des Volumens für das Gas- bzw. Luft
polster ist es vorteilhaft, eine Reserve als Sicherheit
vorzusehen, wofür mindestens 15% der Füllmenge der Iso
lierflüssigkeit anzusetzen sind. Durch Erhöhung dieses
Wertes auf 25% wird die geforderte Brandsicherheit
erhöht. In besonderen Fällen kann noch eine weitergehen
de Vergrößerung des Volumens zweckdienlich sein.
Damit bei geöffnetem Auslaßventil 24 ein Mitreißen von Iso
lierflüssigkeit in die Umgebungsatmosphäre vermie
den wird, ist zweckmäßig diesem Ventil ein Flüssigkeitsab
scheider gasseitig vorgeschaltet. Da solche Flüssig
keitsabscheider durch den allgemeinen Stand der Technik
bekannt sind, und wegen der Einfachheit dieser Anordnung,
ist diese Ausführungsform in den Zeichnungen nicht dar
gestellt.
Claims (6)
1. Gehäuse für einen Transformator, insbesondere
für einen Verteilungstransformator, das eine Isolier
flüssigkeit enthält, welche oberhalb des Flüssigkeits
spiegels von einem Gaspolster beaufschlagt ist, mit ei
nem Auslaßventil, welches bei Erreichen eines festgeleg
ten Überdruckes, der durch die
Ausdehnung der Isolierflüssigkeit infolge einer Erwär
mung des Transformators entsteht, öffnet und Gas aus
strömen läßt, ohne daß Isolierflüssigkeit austritt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des vollständig
im Gehäuse (10) vorgesehenen Gaspolsters (20) wenigstens
entsprechend dem Volumenzuwachs der Isolierflüssigkeit
(12) bei brandbedingter Erhitzung dimensioniert ist, daß
der Ansprech-Überdruck des Auslaßventils (24) derart fest
gelegt ist, daß er bei brandbedingter Erhitzung des
Transformators erreicht wird, daß die Isolierflüssigkeit
(12) Silikonflüssigkeit ist, und daß ein Einlaßventil
(22) vorgesehen ist, welches bei Erreichen eines fest
gelegten Unterdruckes, der nach einem Brandfall durch
Temperaturrückgang innerhalb des Gehäuses (10) entsteht,
öffnet und Luft aus der Umgebungsatmosphäre einströmen
läßt, so daß ein Leckwerden des Gehäuses (10) infolge
Druckbeanspruchung ausgeschlossen ist, damit das Gehäuse
(10) brandsicher ist.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gaspolster (20) ein Luftpolster ist.
3. Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspolster (20) von ei
nem Aufsatz (28) begrenzt ist.
4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufsatz (28) mittels Befestigungsmitteln (30) und
hochtemperaturbeständiger Dichtung (32) druckdicht mit
dem Gehäuse (10) verbunden ist.
5. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufsatz (28) oberhalb des Gehäuses (10) an einen
Stutzen (19) des Deckels (18) anschließt.
6. Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Flüssigkeitsabscheider dem
Auslaßventil (24) vorgeschaltet sind.
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- 1985-05-28 BE BE0/215073A patent/BE902507A/fr unknown
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Also Published As
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