DE3420651C2 - - Google Patents

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.