DE4033851C2 - Widerstandsanordnung zum Testen eines Notstromgenerators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Widerstandsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die im folgen­ den auch als Stromversorgungs-Testsystem bezeichnet wird. Dieses Testsystem wird beispielsweise zum Überprüfen der Ausgangsleistung ei­ nes nicht an das öffentliche Netz angeschlossenen Genera­ tors verwendet, der in Hochhäusern usw. vorgesehen ist, um eine derartige Notfallsituation eines Leistungsabfalls ab­ zudecken.

Fig. 6 zeigt ein bekanntes System, das in der Art verfügbar ist, bei dem drei stromversorgte Tanks 10 vorgesehen sind, um einen Notstromgenerator mit üblicherweise drei Wechsel­ stromphasen einem Stromversorgungstest zu unterziehen. Ein vergleichbares System ist in der US-Patentschrift 4,853,621 gezeigt. Die deutsche Offenlegungsschrift 19 09 268 offenbart einen Flüssigkeitswiderstand zur Verwendung bei einem solchen System.

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 eine hohe Betriebssicherheit und -zuverlässigkeit aufweist.

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 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 sangt 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 den 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 in 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 Küh­ 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. Anschließend 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 1.000 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.

Claims (3)

1. Widerstandsanordnung zum Testen eines Notstromgenerators, wobei jeder Phase des Notstromgenerators eine Tankeinheit (18) mit einem Tank (10) zugeordnet ist, wobei der Tank (10) eine darin eingefüllte Widerstandsflüssig­ keit (12) enthält, sowie eine sich nach unten erstreckende Hauptelek­ trode (14), die innerhalb des Tanks (10) angeordnet ist und der Strom von dem Notstromgenerator zugeführt wird, und die Tankeinheit (18) einen beweglichen Isolator (16) aufweist, der zwischen der Hauptelektrode (14) und dem Tank (10) angeordnet ist, um die Stromstärke von der Hauptelektrode (14) zum Tank (10) einzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass weiter vorgesehen sind:
eine zusätzliche Tankeinheit (18) für Reservezwecke;
eine gemeinsame Einheit (20), die unter den Tankeinheiten (18) angeordnet ist, wobei die Tankeinheit (18) nach unten offen sind und unmittelbar in die gemeinsame Einheit (20) münden, in der die Widerstands­ flüssigkeiten (12) von den Tankeinheiten (18) gesammelt, werden;
eine Hauptzuführungsleitung (22), die oberhalb der Tankeinheiten (18) angeordnet ist, um die Widerstandsflüssig­ keiten (12) zuzuführen, wobei mehrere Einlassrohre (24) von dem Hauptzuführungsrohr (22) zu den Tankeinhei­ ten (18) abzweigen; und
je ein Durchflussratenventil (26), das an jedem der Einlassrohre (24) zum Regulieren der Durchflussrate der Widerstands­ flüssigkeit (12) zu jeder Tankeinheit (18) angeschlossen ist.

2. Widerstandsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass drei Tankeinheiten (18) entsprechend einer Dreiphasen- Wechselstromquelle, die durch den Notstromgenerator bereitgestellt wird, vorgesehen sind.

3. Widerstandsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Tankeinheiten (10) und die Hauptelektroden (14) zylindrische Formen aufweisen.