DE3536900A1 - Einrichtung fuer an spannung liegende transformatoren und drosselspulen zum messen der einspannkraft fuer wicklungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für an Spannung liegende Transformatoren und Drosselspulen zum Messen der Einspannkraft, die von an Kernschenkeln anliegenden Zugelementen, beispielsweise Zugdeckplatten oder Zugstangen, gehalten und auf Wicklungen übertragen ist.

Für die Kurzschlußfestigkeit von Transformatoren, Drosselspulen und ähnlichen Geräten ist der jeweilige Zustand der axialen Einspannung der Wicklungen von erheblicher Bedeutung. Häufig sind die Wicklungen über Zugstangen oder Zugdeckplatten oder ähnliche Einrichtungen mittels spezieller Preßvorrichtungen so eingespannt, daß sich die einzelnen Windungen der Wicklungen durch die elektromagnetischen Kräfte eines Kurzschlußstromes im Wicklungsverband nicht bewegen können. Sobald trotzdem eine nennenswerte Bewegung der Leiter zustande kommt, kann unter ungünstigen Bedingungen, insbesondere bei längerer Kurzschlußdauer, die Leiterisolierung zerrieben und ein Windungsschluß, d. h. ein innerer Kurzschluß, eingeleitet werden. Maßgebend für die Kurzschlußfestigkeit einer Wicklung ist zwar immer die innere Verfestigung des Wicklungsverbandes, die der höchstmöglichen Kurzschlußkraft entsprechen muß, doch kann mit gewissen Einschränkungen die tatsächliche Einspannkraft als ein Maß für die tatsächliche Kurzschlußfestigkeit der Wicklung betrachtet werden.

Zwar werden die Preßvorrichtungen bisher üblicherweise auf vorbestimmte, auch die Auswirkungen von möglichen Kurzschlüssen berücksichtigende Einspannkräfte eingestellt, eine Kontrolle der im Betriebszustand jeweils tatsächlich vorhandenen Kräfte ist jedoch bisher vor allem im Hinblick auf die mit Meßleitungen verbundenen Einflüsse auf die Isolierung der Wicklungen unterblieben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Transformatoren und Drosselspulen eine Einrichtung zu schaffen, die eine Kontrolle der jeweils vorhandenen Wicklungseinspannkraft im Betriebszustand ohne Beeinträchtigung der Betriebssicherheit der jeweils beschalteten Anlagen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für Transformatoren und Drosselspulen mit an Kernschenkeln anliegenden Zugelementen dadurch gelöst, daß auf beiden Seiten mindestens eines Kernschenkels an einem Zugelement je ein Dehnungsmeßfühler in Zugrichtung und einer im rechten Winkel hierzu befestigt ist, daß jeweils die vier an den Zugelementen desselben Kernschenkels befestigten Dehnungsmeßfühler elektrisch zu einer Vierecksbrückenschaltung zusammengeschaltet sind, in der sich jeweils die beiden in Zugrichtung ebenso wie die beiden im rechten Winkel hierzu befestigten Dehnungsmeßfühler gegenüberliegen und daß an die Eckpunkte der Vierecksbrückenschaltung angeschlossene Meßleitungen elektrisch und magnetisch abgeschirmt aus einem den Kern und die Wicklungen umfassenden Kessel herausgeführt sind.

Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß als Dehnungsmeßfühler auf die Zugelemente aufgeklebte oder aufgeschweißte Dehnungsmeßstreifen dienen, deren Durchgangswiderstand vom Ausmaß der jeweiligen Längenänderung abhängig ist und daß die quer zur Zugrichtung angeordneten Dehnungsmeßfühler die Einflüsse von Temperaturschwankungen und Alterung kompensieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß jeder der Vierecksbrückenschaltungen ein Meßwertverstärker zugeordnet ist, und daß die außerhalb des Kessels liegenden Enden der Meßleitungen direkt oder über einen Meßstellenumschalter an eine Meßwertanzeige- und/oder eine Meßwertdruck-Einrichtung angeschlossen sind.

Die erfindungsgemäße Einrichtung erlaubt ohne besondere Schwierigkeiten die Abfrage und Dokumentation der Meßwerte für jeden einzelnen Kernschenkel.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist sehr vorteilhaft, denn sie trägt erheblich zur Betriebssicherheit der mit ihr beschalteten Transformatoren und Drosselspulen bei, wobei infolge der Beschaltung von an den Kernschenkeln anliegenden Zugelementen die elektrisch und magnetisch abgeschirmten Meßleitungen in überraschender Weise praktisch keine Beeinträchtigung der Hochspannungsfestigkeit der überwachten Anlage zur Folge habe.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Transformatoraktivteil,

Fig. 2 eine Ansicht auf ein Ende einer Zugdeckplatte und

Fig. 3 eine Vierecksbrückenschaltung von Dehnungsmeßfühlern.

Einander entsprechende Bauteile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine Grundplatte 1 mit Füßen 2 trägt einen lamellierten Eisenkern 3 und einen Wicklungstisch 4 eines Transformatoraktivteils, das zur Aufstellung in einem nicht dargestellten ölgefüllten Kessel vorgesehen ist. Der im Schnitt dargestellte Kernschenkel des Eisenkernes 3 ist von Wicklungen einer Wicklungsanordnung 5 umfaßt, auf deren oberer Stirnfläche ein Preßring 6 liegt. Der Preßring 6 ist von parallel zum oberen Joch des Eisenkernes 3 angeordneten Preßbalken 7 auf die Wicklungsanordnung 5 gedrückt. Die erforderliche Einspannkraft für die Wicklungen der Wicklungsanordnung 5 ist dabei von durch Sechskante 9 betätigbaren Gewindespindeln 8 aufgebracht.

Die Gewindespindeln 8 stützen sich ihrerseits in einer auf dem oberen Joch des Eisenkernes 3 liegenden und in axialer Richtung von Zugdeckplatten 11 gehaltenen Preßbrücke 10 ab, wobei die Preßbrücke 10 lediglich von in die Enden der Zugdeckplatten 11 eingeschweißten, Muttern 13 tragenden Schraubenbolzen 12 durchsetzt ist. Die Schraubenbolzen 12 und damit die Enden der Zugdeckplatten 11 sind durch Spannvorrichtungen aus Spannplatten 14, Spannbolzen 15 und Spannmuttern 16 in horizontaler Richtung gegen den Eisenkern 3 gepreßt und halten zusammen mit einer nicht dargestellten Verkeilung der Wicklungsanordnung 5 auf dem zugehörigen Kernschenkel die Lamellenpakete des Eisenkernes 3 in Richtung der Pfeile 22 zusammen.

Der rechnerisch ermittelten, in Richtung der Pfeile 21 wirkenden und durch entsprechende Betätigung der Gewindespindeln 8 erzeugten Einspannkraft für die Wicklungsanordnung 5 wird durch von den Zugdeckplatten 11 aufgenommenen Zugkräften das Gleichgewicht gehalten. Die Summe der Zugkräfte in den Zugdeckplatten 11 ist daher dem Betrage nach gleich der Einspannkraft für die Wicklungsanordnung 5.

Auf die dem Eisenkern 5 abgekehrte Seite der oberen Enden der Zugdeckplatten 11 ist jeweils in Zugrichtung ein Dehnungsmeßfühler 17 und im rechten Winkel hierzu jeweils ein Dehnungsmeßfühler 18 aufgeklebt oder aufgeschweißt. Der Durchgangswiderstand jedes der Dehnungsmeßfühler 17 und 18 ändert sich in Abhängigkeit von auf ihn ausgeübten Längenänderungen.

Die Dehnungsmeßfühler 17 und 18 der beiden jeweils demselben Kernschenkel anliegenden Zugdeckplatten 11 sind in einer Vierecksbrückenschaltung gemäß Fig. 3 zusammengeschaltet. Dabei liegen sich jeweils die beiden Dehnungsmeßfühler 17 und die beiden Dehnungsmeßfühler 18 gegenüber, so daß die Dehnungsmeßfühler 18 mindestens die durch Alterung und von Temperaturschwankungen verursachten Einflüsse auf die vier Dehnungsmeßfühler 17 und 18 kompensieren. An die Eckpunkte der Vierecksbrückenschaltung sind elektrisch und magnetisch gegen den Eisenkern 3 und die Wicklungsanordnung 5 abgeschirmte Meßleitungen 19 angeschlossen, die an einen nicht dargestellten Meßwertverstärker in einem Meßgerät, beispielsweise auf dem ebenfalls nicht dargestellten Transformatorkessel, geführt sind.

Eine elektrisch gegen die Wicklungsanordnung 5 und magnetisch gegen den Eisenkern 3 wirksame Abschirmung 20 ist galvanisch mit dem Eisenkern 3 verbunden, und zusammen mit den Meßleitungen 19 mindestens bis durch die Wand des Transformatorkessels nach außen geführt.

Die von den Meßwertverstärkern ausgehenden Fortsetzungen der Meßleitungen 19 sind dann direkt oder über einen Mestellenumschalter an eine Meßwertanzeige- und/oder eine Meßwertdruck-Einrichtung angeschlossen. Die Meßwertanzeige-Einrichtung umfaßt zweckmäßig außer einer optischen Anzeige eine beim Erreichen eines einstellbaren Grenzwertes ansprechende akustische Warneinrichtung

• Bezugszeichenliste:  1 Grundplatte
   2 Fuß
   3 Eisenkern
   4 Wicklungstisch
   5 Wicklungsanordnung
   6 Preßring
   7 Preßbalken
   8 Gewindespindeln
   9 Sechskant
  10 Preßbrücke
  11 Zugpreßplatte
  12 Schraubenbolzen
  13 Muttern
  14 Spannplatte
  15 Spannbolzen
  16 Spannmutter
  17 Dehnungsmeßfühler in Zugrichtung
  18 Dehnungsmeßfühler quer zur Zugrichtung
  19 Meßleitung
  20 Abschirmung
  21 Pfeil
  22 Pfeil

Claims (6)

1. Einrichtung für an Spannung liegende Transformatoren und Drosselspulen zum Messen der Einspannkraft, die von an Kernschenkeln (3) anliegenden Zugelementen, beispielsweise Zugdeckplatten (11) oder Zugstangen, gehalten und auf Wicklungen (5) übertragen ist, dadurch gekennzeichnet,
- daß auf beiden Seiten mindestens eines Kernschenkels (3) an einem Zugelement (11) je ein Dehnungsmeßfühler (17) in Zugrichtung und einer (18) im rechten Winkel hierzu befestigt ist,
- daß jeweils die vier an den Zugelementen (11) desselben Kernschenkels (3) befestigten Dehnungsmeßfühler (17, 18) elektrisch zu einer Vierecksbrückenschaltung (Fig. 3) zusammengeschaltet sind, in der sich jeweils die beiden (17) in Zugrichtung ebenso wie die beiden (18) im rechten Winkel hierzu befestigten Dehnungsmeßfühler gegenüberliegen und
- daß an die Eckpunkte der Vierecksbrückenschaltung angeschlossene Meßleitungen (19) elektrisch und magnetisch abgeschirmt (20) aus einem den Kern (3) und die Wicklungen (5) umfassenden Kessel herausgeführt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dehnungsmeßfühler auf die Zugelemente (11) aufgeklebte oder aufgeschweißte Dehnungsmeßstreifen (17, 18) dienen, deren Durchgangswiderstand und/oder Kapazität vom Ausmaß der ihnen jeweils aufgezwungenen Längenänderung abhängig ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Zugrichtung angeordneten Dehnungsmeßfühler (18) die Einflüsse von Alterung und Temperaturschwankungen kompensieren.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Vierecksbrückenschaltungen (Fig. 3) ein Meßwertverstärker zugeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Kessels liegenden Enden der Meßleitungen (19) direkt oder über einen Meßstellenumschalter an eine Meßwertanzeige- und/oder eine Meßwertdruck-Einrichtung angeschlossen sind.

6. Einrichtung nach einem der Anprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert für jeden einzelnen Kernschenkel periodisch abgefragt und dokumentiert ist.