DE4033851A1 - Stromversorgungs-testsystem, insbesondere fuer notstromgeneratoren - Google Patents
Stromversorgungs-testsystem, insbesondere fuer notstromgeneratorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungs-Testsystem,
insbesondere für Notstromgeneratoren. Dieses Testsystem
wird beispielsweise zum Überprüfen der Ausgangsleistung ei
nes nicht an das öffentliche Netz angeschlossenen Genera
tore verwendet, der in Hochhäusern usw. vorgesehen ist, um
eine derartige Notfallsituation eines Leistungsabfalls ab
zudecken.
Fig. 6 zeigt ein bekanntes System, das in der Ast verfügbar
ist, bei dem drei stromversorgte Tanks 10 vorgesehen sind,
um einen Notstromgenerator mit üblicherweise drei Wechsel
stromphasen einem Stromversorgungstest zu unterziehen.
Innerhalb jedes Tanks 10 ist eine Hauptelektrode 14 vorge
sehen, deren unterer Abschnitt am Boden des Tanks 10 durch
einen Isolator 100 getragen wird.
Um die Hauptelektrode 14 ist ein zylindrischer Isolator 16
angeordnet, der vertikal verschiebbar ist. Der Tank 10 ist
mit einer Flüssigkeit 12 gefüllt, die einen Widerstandswert
aufweist. Der Tank 10 und die Hauptelektrode 14 sind mit
tels eines Ausgangskabels 104 an einen nicht gezeigten Not
stromgenerator angeschlossen.
Folglich wird ein Strom zwischen dem Tank 10 und der Haupt
elektrode 14 für die Zeitdauer zugeführt, die notwendig
ist, um die Ausgangskennlinien des Stromversorgungsgenera
tors zu testen.
Die Belastung wird durch senkrechtes Verschieben des Isola
tors 16 reguliert und die während des Testens erhitzte Wi
derstandsflüssigkeit 12 wird mittels einer Pumpe 40 abge
pumpt und durch Rohrleitungen 110 und 112 zu einem Kühler
geführt, in dem die Flüssigkeit 12 abgekühlt wird und falls
notwendig, über die Leitungen 106 und 108 dem Tank zurück
geführt.
Das erwähnte und bekannte Testsystem weist jedoch in der
Flüssigkeitstemperatur eine Variation mit der Größe von
etwa 15°C zwischen den Tanks 10 auf, die während des Test
vorgangs stromversorgt werden.
Aus diesem Grund wird der Widerstands- oder Stromwert der
Tanks 10 so variiert, daß eine Schwierigkeit im gut ausge
glichenen Konstanthalten der Belastung auftritt, was ein
wichtiger Testfaktor ist. Deshalb ist es sehr schwierig,
einen Stromversorgungstest genau auszuführen.
Wenn ein Tank 10 oder eine Elektrode 14 während des Tests
beschädigt wird, sollte der Testvorgang sofort abstoppbar
sein. Mit anderen Worten, sogar ein Ausfall eines Tanks
führt dazu, daß das Testsystem unbenutzbar wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Stromversorgungs-
Testsystem zu schaffen, mit dem ein einfacher aber genauer
Stromversorgungstest möglich ist und das weiterbenutzt wer
den kann, wenn sogar ein Tank oder eine Elektrode während
des Testvorgangs ausfällt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des kenn
zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Fig. 1 zeigt eine allgemeine Ausführungsform des Testsy
stems gemäß der Erfindung.
Wie dargestellt, sind oberhalb einer gemeinsamen Einheit 20
mehrere Strom zu versorgende Tankeinheiten 18 angeordnet,
von denen jeder einen Strom zu versorgenden Tank 10, eine
Hauptelektrode 14 und einen beweglichen Isolator 16 auf
weist. Wieviele der Tankeinheiten 18 vorgesehen sind, wird
durch die Anzahl der Phasen eines Notstromgenerators be
stimmt. Hierbei ist wenigstens eine Tankeinheit 18 für Er
satzzwecke vorgesehen.
Der Tank 10 ist mit einer Widerstandsflüssigkeit gefüllt
und weist eine abhängige Hauptelektrode 14 auf, die in der
zuvor beschriebenen Weise befestigt ist. Die Elektrode 14
wird durch einen zu testenden Notstromgenerator versorgt.
Zwischen dem Tank 10 und der Hauptelektrode 14 ist der be
wegliche Isolator-16 zum Regulieren der dazwischen fließen
den Stromflußgröße zwischengeschaltet.
Jeder der Tanks 10 weist ein Einlaßrohr 24 zum Zuführen der
Widerstandsflüssigkeit 12 auf, wobei die Einlaßrohre 24 von
einem Hauptzuführungsrohr 22 abzweigen. Wie Fig. 1 weiter
entnommen werden kann, weist jeder Einlaßzweig ein Durch
flußregulierteil 26 auf, das zum Steuern der Durchflußrate
der Widerstandsflüssigkeit 12 dient.
Erfindungsgemäß kann die Widerstandsflüssigkeit 12, die für
den üblichen Service in den Tanks 10 eingefüllt ist, auf
einer im wesentlichen konstanten Temperatur gehalten wer
den. Dies deshalb, weil die in der Tankeinheit 18 für Er
satzzwecke eingefüllte Widerstandsflüssigkeit 12 (die wäh
rend des Testvorgangs keinem Temperaturanstieg ausgesetzt
ist), der Widerstandsflüssigkeit 12 zugeführt wird, die in
den Tankeinheiten 18 für den regulären Service vorgesehen
ist, so daß die Temperaturzunahmen ausgeglichen werden kön
nen.
Erfindungsgemäß ermöglicht das Vorsehen wenigstens einer
Tankeinheit 18 für Ersatzzwecke, daß das Testsystem sogar
ununterbrochen in Betrieb gehalten werden kann, wenn ein
Tank 10 oder eine Elektrode 14 ausfällt.
Weiter ermöglicht erfindungsgemäß der Regulator 26 zum Re
gulieren der Durchflußrate der Widerstandsflüssigkeit 12,
die an jedem Tank vorgesehen sind, einen weitaus genaueren
und gesteuerten Pegelausgleich der Flüssigkeitstemperatur,
die in den Tanks 10 zunimmt.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin
dung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:.
Fig. 1 eine allgemeine Vorderansicht einer bevorzugten Aus
führungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht aus Fig. 1;
Fig. 3 eine Rohrleitungsschaltungsansicht, die Details der
Durchflußpassagen der Widerstandsflüssigkeit zeigt;
Fig. 4 und 5 Rohrleitungsschaltungsansichten, die eine Dar
stellung liefern, wie die Widerstandsflüssigkeit
durch das Passagennetzwerk fließt, und
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines konventionellen Sy
stems.
Fig. 1 zeigt eine allgemeine Ansicht des Testsystems gemäß
der Erfindung mit vier Tankeinheiten 18, die oberhalb einer
gemeinsamen Einheit 20 angeordnet sind und mit Strom ver
sorgt werden sollen. Unter diesen Tankeinheiten ist eine
als Reserve vorgesehen, weil ein allgemein lieferbarer
Stromgenerator drei Wechselstromphasen aufweist.
Jede der Tankeinheiten 18 weist einen im wesentlichen zy
lindrischen Tank 10 auf, der mit Strom versorgt werden soll
und oberhalb der gemeinsamen Einheit 20 angeordnet ist.
Ferner ist eine veränderliche Hauptelektrode 14, die in dem
Tank 10 untergebracht ist, und ein beweglicher Isolator 16
vorgesehen, der zwischen dem Tank 10 und der Hauptelektrode
14 gelagert ist. Der Tank 10 ist mit einer Widerstandsflüs
sigkeit 12 gefüllt, für die üblicherweise Wasser verwendet
wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Tank 10 an seinem obe
ren Ende mit einem Überlaufaufnahmeteil 11 versehen ist, um
die Ausdehnungen der Widerstandsflüssigkeit 12 aufzunehmen,
die in der inneren Teststufe erhitzt wird. Hierdurch wird
sichergestellt, daß ein Wasserauslauf vermieden und ein
Beitrag zu mehr Sicherheit geliefert wird.
Der Tank 10 und die Hauptelektrode 14 weisen beide zylin
drische Formen auf, um einen Stromfluß zu bewirken, der
sanft dazwischen verläuft. Die gemeinsame Einheit 20 dient
dazu, die darüber angeordneten Widerstandsflüssigkeiten 12
zu sammeln und, wie später beschrieben, zu einem Kühler 42
zu führen.
Die gemeinsame Einheit 20 dient gleichfalls dazu, einen Be
trag der Luft aufzunehmen, die in den Tanks 10 beim Betrieb
erzeugt wird. Die Luft wird zu dem Reservetank 10 zum Ent
lüften zugeführt. Dies ist notwendig, wenn zu viel Luft in
dem Tank 10 mitgerissen wird, ein Funkenüberschlag beim Te
sten vorkommt und die Last in einen unausgeglichenen Zu
stand gesetzt wird, so daß kein genaues Testen durchführbar
ist.
Weiter ist zu sehen, daß das Einlaßrohr 24, das die Haupt
elektrode 14 stützt und mit einem Isoliermaterial wie Te
flon abgedeckt ist, sich von oben in den Tank 10 erstreckt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Einlaßrohr 24 an seinem
oberen Ende über einen Isolator 30 mit einer Anschlußklemm
stange 32 versehen. Andererseits ist die Stange 32 mit ei
nem Kabel des zu testenden Notstromgenerators verbunden, um
einen Stromfluß zwischen der Hauptelektrode 14 und dem Tank
10 zu bewirken. Wie weiter in Fig. 2 gezeigt wird, ist der
zwischen dem Tank 10 und der Hauptelektrode 14 eingefügte,
bewegliche Isolator 16 durch ein Hebewerk 34 getragen.
Sobald der bewegliche Isolator 16 durch das Hebewerk 34
vertikal verlagert wird, werden die Bereiche der Elektrode
14 und des Tanks 10, die mit Strom versehbar sind, vari
iert, um die zugeführte Größe des Stromflusses zu regulie
ren. Oberhalb der Tanks 10 ist ein gemeinsamer Expansions
tank 36 angeordnet, der durch flexible Verbindungsschläuche
38, die gegen Spannung und Korrosion widerstandsfähig sind,
mit mehreren der Einlaßrohre 24 verbunden. Der Expansions
tank 36 ist mit einem Hauptzuführungsrohr 22 zur Zufuhr der
Widerstandsflüssigkeit 12 versehen. Zwischen dem Expansi
onstank 36 und jedem flexiblen Verbindungsschlauch 38 ist
ein Regelventil 26 montiert, um die Durchflußrate der Wi
derstandsflüssigkeit 12 zu regulieren, die zum Einlaßzweig
24 fließt.
Die gemeinsame Einheit 20, die unter den Tanks 10 angeord
net ist, weist ein Ablaßrohr 28 zum Ablassen der Wider
standsflüssigkeit 12 auf. Das Ablaßrohr 28 ist mit einer
Pumpe 40 ausgestattet. Das Ablaßrohr 28 ist an den Kühler
42 angeschlossen, dessen Ausgangsseite mit dem Hauptzufüh
rungsrohr 22 (vgl. Fig. 1 und 3) verbunden ist. Die in den
Tanks 10 erhitzten Widerstandsflüssigkeiten 12 werden durch
das Ablaßrohr 18 zu dem Kühler 42 geführt, indem sie mit
einander kombiniert und Hitze ausgetauscht oder abgekühlt
werden. Anschließend wird die kombinierte und abgekühlte
Flüssigkeit über die verbindenden, flexiblen Schläuche 38
und Einlaßzweige 24 wieder auf die Tanks 10 verteilt.
In diesem Fall wird das Regelventil 26 der Reservetankein
heit 18 so geschlossen, daß die Widerstandsflüssigkeit 12
in den verbleibenden Tankeinheiten 18 zirkulieren kann. Ob
wohl die zuvor erwähnte Widerstandsflüssigkeit 12 nicht in
dem Reservetank 10 zirkulieren kann, wird sie von dem Re
servetank 10 auf die Widerstandsflüssigkeiten 12 verteilt,
die in den anderen Tanks enthalten sind. Hierdurch können
die Temperaturen der Widerstandsflüssigkeiten 12 in den
drei im Betrieb befindlichen Tanks 10 im Zusammenwirken mit
der Durchflußratenregelung, die durch das zuvor erwähnte
Regelventil 26 erreicht wird, im wesentlichen ausgeglichen
werden. Folglich verbleiben die Lasten in den Tanks so gut
ausbalanciert, daß ein genaues Testen durchgeführt werden
kann.
Um zu vermeiden, daß die Temperatur der Widerstandsflüssig
keit 12 während des Betriebs den vorbestimmten Wert über
steigt, wird der Kühler 42 durch einen Ventilator 44 ge
kühlt. Falls notwendig, kann die Widerstandsflüssigkeit 12
selbstverständlich durch ein Filter 46 gefiltert werden,
was insbesondere erforderlich ist, wenn das Testsystem für
einen Hochspannungstest verwendet wird.
Fig. 3 zeigt eine detaillierte Schaltung, durch die Wider
standsflüssigkeit 12 fließt. Das an der gemeinsamen Einheit
20 angeschlossene Ablaßrohr 28 ist mit der anderen Seite
über die Pumpe 40 an die Einlaßseite des Kühlers 42 ange
schlossen. Der Kühler 42 ist gleichfalls mit der Ausgangs
seite an das Hauptzuführungsrohr 22 angeschlossen.
Jedes der Einlaßrohre 24, das von dem Hauptzuführungsrohr
22 abzweigt, ist mit dem Durchflußratenregelventil 26 aus
gestattet.
Ein Flüssigkeitsreservoir 54, das eine größere Menge der
Widerstandsflüssigkeit 12 enthält, weist sich abwärts er
streckende Einlaßrohre 56 und 58 auf, wobei das zuerst er
wähnte mittels einer Pumpe 60 sowie durch die Rohre 62, 64
und 66 an das Hauptzuführungsrohr 22 angeschlossen ist.
Mittels eines Wechselventils 61 und eines Rohres 65 ist die
Pumpe 60 an das Hauptzuführungsrohr 22 angeschlossen, durch
das die Widerstandsflüssigkeit 12 nach Verlassen des Kuh
lers 42 fließt. Die Rohre 64 und 76 sind gleichfalls an
Wechselventile 70 und 78 angeschlossen.
Ein Rohr 72, das mit dem Wechselventil 70 und dem Rohr 76
verbunden ist, ist weiter mit einem Kühler 74 und dem Fil
ter 46 verbunden. Das Wechselventil 78 ist auf der anderen
Seite mit einem Wasserreiniger 82 verbunden. Das Einlaßrohr
58 ist über eine Pumpe 84 mit einem Sprührohr 86 verbunden.
Nachfolgend wird beschrieben, wie die Flußschaltung arbei
tet. Wie dargestellt, wird die Widerstandsflüssigkeit 12
(oder Leitungswasser) über das Einlaßrohr 56 (oder von ei
nem Wasserhahn 88) aus dem Reservoir 54 abgepumpt. An
schließend wird die Flüssigkeit 12 über die Rohre 62 und
72, den Kühler 84, das Filter 46 und das Rohr 66 (falls
notwendig über den Wasserreiniger 82) zu dem Hauptzufüh
rungsrohr 22 geführt und dort über die verbindenden Einlaß
zweige 24 in die Tanks 10 eingefüllt.
Sobald die Tanks 10 mit den Widerstandsflüssigkeiten 12 ge
füllt sind, wird der an den Tanks 10 und den Hauptelektro
den 14 durch nicht gezeigte Kabel angeschlossene Stromgene
rator in Betrieb gesetzt und für eine vorbestimmte Zeit ge
testet.
Beispielsweise kann ein Leistungsausgangstest für ungefähr
drei Stunden mit einem Stromgenerator ausgeführt werden,
der eine Ausgangsleistung von 1000 KVA, einen Leistungs
faktor von 0,8, eine Spannung von 415 V und einen Stromwert
von 642,6 A aufweist.
Während des Testvorgangs werden die Widerstandsflüssigkei
ten über das Ablaßrohr 28 mittels der Umwälzpumpe 40 von
dem Tank 10 zu dem Kühler 42 geführt, in dem sie miteinan
der vermischt und abgekühlt werden. Anschließend wird die
gemischte und abgekühlte Flüssigkeit wieder über das Haupt
zuführungsrohr zu dem Tank 10 und weiter zu den Einlaßzwei
gen 24 geführt.
In der Zwischenzeit wird der Ventilator 44 angetrieben,
während die Widerstandsflüssigkeit 12 durch eine Pumpe 84
aus dem Reservoir 54 abgepumpt und durch das Einlaßrohr 58
und das Sprayrohr 86 von einer Injektionsnase 90 auf den
Kühler 42 geblasen wird. Hierbei wird die Temperatur der
Widerstandsflüssigkeit 12 in jedem Tank 10 so detektiert,
daß die Drehung des Ventilators 44 die Temperatur immer
konstant hält.
In der vorliegenden Erfindung ist zu beachten, daß die so
weit zur Wiederverwendung umgewälzte Widerstandsflüssigkeit
12 wahrscheinlich in jedem Tank 10 während des Testvorgangs
mit Verunreinigungen kontaminiert wird. Wenn die Reinheit
der Widerstandsflüssigkeit 12 mit Schmutzteilchen (insbe
sondere während eines Hochspannungstests) verunreinigt
wird, nimmt die Leitfähigkeit zu, was Störungen bei dem
Leistungsausgangstest bewirkt. Eine derartige Kontaminie
rung hat teilweise einen größeren Einfluß beim Hochspan
nungstest, weil die hierfür zu verwendende Widerstandsflüs
sigkeit 12 reines Wasser ist.
In der dargestellten Ausführungsform ist es daher notwen
dig, daß die Widerstandsflüssigkeit 12 während des Testvor
gangs ausgeschwemmt werden kann. Zum Ausschwemmen werden
die Ventile 61 und 76, wie in Fig. 3 dargestellt, umge
schaltet, um die in dem Kühler 42 abgekühlte Widerstands
flüssigkeit 12 mittels der Pumpe 60 durch das Rohr 65 zu
dem Rohr 62 zu führen, von wo die Flüssigkeit über die Lei
tung 72 zu dem separaten Kühler 74 zum weiteren Abkühlen
geleitet wird. Die den Kühler 74 verlassende Widerstands
flüssigkeit 12 wird über das Rohr 72 zu dem Filter 46 ge
führt, worin sie gefiltert wird. Falls erforderlich, wird
die Flüssigkeit weiter zu dem Wasserreiniger 82 geführt, in
dem die Reinheit verbessert wird. Die in der Reinheit ver
besserte Widerstandsflüssigkeit 12 wird über das Rohr 66,
das Hauptzuführungsrohr 22 und die Einlaßzweige 24 dem Tank
10 zugeführt.
Gemäß dem oben detailliert beschriebenen, vorliegenden Aus
führungsbeispiel sind vier Tankeinheiten 18 vorgesehen, die
in die gemeinsame Einheit 20 münden. Von diesen Tankeinhei
ten wird eine für Reservezwecke verwendet. Die in dieser
Reserveeinheit enthaltene Widerstandsflüssigkeit kann im
wesentlichen dazu verwendet werden, die Temperaturen der
Flüssigkeiten auszugleichen, die in den verbleibenden drei
Tanks 10 enthalten und in Betrieb ist.
Folglich werden die inneren Widerstände der Tanks so kon
stantgehalten, daß die Lasten daran ausgeglichen werden
können, was es ermöglicht, einen Notstromgenerator genau zu
testen.
Die Durchflußrate der Widerstandsflüssigkeit 12, die zu je
dem Tank 10 geführt wird, wird so durch das zugehörige
Durchflußratenregelventil 26 gesteuert, daß die Flüssig
keitstemperatur weitaus genauer eingestellt werden kann.
Ist die Reservetankeinheit 18 vorgesehen, kann das vorlie
gende Testsystem durch einen Umschaltvorgang kontinuierlich
in Betrieb gehalten werden und dies sogar dann, wenn ein
Tank 10 oder eine Elektrode 14 während des Tests ausfällt.
Soweit die Widerstandsflüssigkeit 12 nicht durch den Reser
vetank 10 umgewälzt wird, ist es gleichfalls möglich, Luft
von dem gemeinsamen Tank 20 durch den Reservetank zu bla
sen.
Es ist daher unwahrscheinlich, daß Luft beim Betrieb in den
Tank 10 mitgerissen werden kann, was einen Beitrag zu mehr
Sicherheit während des Tests liefert.
Unabhängig davon, ob die Widerstandsflüssigkeit 12 mit
Schmutzteilchen kontaminiert ist oder nicht, kann dies
leicht durch Einsehen durch den Reservetank 10 nachgeprüft
werden.
Da die Hauptelektrode 14 an ihrem oberen Abschnitt durch
das Einlaßrohr 24 getragen und innerhalb des zugehörigen
Tanks 10 in herabhängender Weise angeordnet ist, ist es un
nötig, irgendeine Öffnung im Boden des gemeinsamen Tanks
auszubilden, die nur die Auslaufwahrscheinlichkeit der
Flüssigkeit aus dem gemeinsamen Tank 20 erhöhen würde.
Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung
mit Bezug zu einer speziellen und bevorzugten Ausführungs
form beschrieben wurde, jedoch sind zahlreiche Änderungen
und Variationen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung
möglich, der in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist.
Claims (4)
1. Stromversorgungs-Testsystem, insbesondere für Not
stromgeneratoren mit:
- - mehreren mit Strom zu versorgenden Tankeinheiten, die abhängend von der Zahl von Phasen einer Mehrphasen-Wech selstromquelle vorgesehen sind, die bei dem Notstromge nerator zur Anwendung kommen, und wobei jeder Phase ein mit Strom zu versorgender Tank zugeordnet ist, der eine darin eingefüllte Widerstandsflüssigkeit enthält,
- - eine herabhängende Hauptelektrode, die innerhalb des Tanks angeordnet ist und der Strom von dem Notstromgene rator zugeführt wird, und die einen beweglichen Isolator aufweist, der zwischen der Hauptelektrode und dem Tank eingelagert ist, um den Stromflußbetrag von der Haupt elektrode zum Tank zu regulieren,
dadurch gekennzeichnet, daß weiter vorgesehen sind:
- - eine zusätzliche Tankeinheit (10), die für Reservezwecke vorgesehen ist;
- - eine gemeinsame Einheit (20), die in Verbindung mit den mehreren Tankeinheiten angeordnet ist und in der die Wi derstandsflüssigkeiten (12) von den mehreren Tankeinhei ten gesammelt werden;
- - eine Hauptzuführungsleitung (22), die oberhalb der meh reren Tankeinheiten (10) angeordnet ist, um die Wider standsflüssigkeiten (12) zuzuführen, wobei mehrere Ein laßrohre (24) von dem Hauptzuführungsrohr 22 zu den meh reren Tankeinheiten (10) abzweigen; und
- - ein Durchflußratenventil (26), das an jedem der Einlaß rohre 24 zum Regulieren der Durchflußrate der Wider standsflüssigkeit 12 zu jeder Tankeinheit (10) ange schlossen ist.
2. Stromversorgungs-Testsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß drei Tankeinheiten (10) entsprechend
einer Dreiphasen-Wechselstromquelle, die durch einen Not
stromgenerator bereitgestellt werden, und eine zusätzliche,
derartige Tankeinheit für Reservezwecke vorgesehen sind.
3. Stromversorgungs-Testsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tankeinheiten (10) und die Haupt
elektroden (14) im wesentlichen zylindrische Formen aufwei
sen.
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