DE4309793A1

DE4309793A1 - Transformer with tank filled with insulating medium e.g. oil - has membrane in tank wall which ruptures when excess pressure in tank and opens release chamber to increase tank volume

Info

Publication number: DE4309793A1
Application number: DE4309793A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Pflugbeil; Johann Dipl Ing Kotschnigg
Original assignee: EN VERSORGUNG SCHWABEN AG; Siemens AG
Current assignee: EN VERSORGUNG SCHWABEN AG; Siemens AG
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2013-03-26
Also published as: DE9204372U1; DE4309793C2

Abstract

The transformer (1) has a tank (2) filled with an insulating fluid (7). At least one thin membrane (8) is arranged in at least one wall of the tank (2). The membrane (8) is sealingly surrounded by a pressure release chamber (9). The chamber (9) is connected via a line (10) to an area of a header tank (11) sealed from the atmosphere. If excess pressure builds up in the tank (2), the membrane (8) tears. The volume of the tank (2) thus increases by an amount corresponding to the volume of the release chamber (9), and the pressure in the tank (2) is thus reduced. The volume of the release chamber (9) is such that the excess pressure in the tank (2) is limited to an acceptable level. ADVANTAGE - Prevents damage to tank by internal pressure due to sparks and prevents insulating fluid flowing out.

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator, dessen Kessel mit einem isolierenden Medium gefüllt ist.The invention relates to a transformer, the boiler is filled with an insulating medium.

Es ist bekannt, den Kessel eines Transformators mit Öl zu befüllen. Kommt es im Kessel eines solchen Transformators zu einem Lichtbogenüberschlag, dann wird durch den Lichtbogen ein Gas erzeugt. Wegen der Inkompressibilität des Öles führt das von dem Lichtbogen erzeugte Gas zu einem Überdruck im Transformatorkessel. Üblicherweise werden Transformator kessel nur für einen Überdruck von 1 bar ausgelegt. Je nach Dauer des Lichtbogens kann der entstehende Überdruck diesen Wert überschreiten, so daß der Transformatorkessel an seiner schwächsten Stelle aufreißt. Das dann ausströmende Öl-Gas- Gemisch kann sich entzünden und der Transformator ausbrennen. Derartige Schadensfälle sind schon wiederholt aufgetreten.It is known to oil the boiler of a transformer fill. It happens in the boiler of such a transformer arcing, then by the arc generates a gas. Because of the incompressibility of the oil leads the gas generated by the arc to an overpressure in Transformer tank. Usually become a transformer boiler only designed for an overpressure of 1 bar. Depending on The resulting overpressure can cause the duration of the arc Exceed value so that the transformer tank at its weakest point. The then flowing oil-gas Mixture can ignite and the transformer can burn out. Such damage cases have occurred repeatedly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transfor mator der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß beim Auf treten eines Lichtbogens im Inneren des Transformatorkessels sowohl eine Beschädigung des Kessels durch einen sich auf bauenden Überdruck als auch ein Ausströmen des Isolations mediums verhindert wird.The invention has for its object a Transfor mator of the generic type so that when on arc occurs inside the transformer tank both damage to the boiler due to itself building overpressure as well as a leakage of the insulation mediums is prevented.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß mindestens in einer Wand des Kessels mindestens eine Berstmembran angeordnet ist, die von einer Druckent lastungskammer dicht umgeben ist. Im Falle eines im Trans formatorkessel entstehenden Überdruckes reißt die entspre chend bemessene Berstmembran auf, wodurch das Kesselvolumen entsprechend dem Volumen der Druckentlastungskammer vergrö ßert und damit der im Transformatorkessel herrschende Druck vermindert wird. Das Volumen der Druckentlastungskammer ist so dimensioniert, daß der Überdruck im Transformatorkessel auf einen zulässigen Wert begrenzt wird.The problem is solved according to the invention in that at least in one wall of the boiler a bursting membrane is arranged which is separated from a pressure load chamber is tightly surrounded. In the case of a trans The resulting overpressure tears the corresponding appropriately dimensioned bursting membrane, causing the boiler volume according to the volume of the pressure relief chamber ß and thus the pressure prevailing in the transformer tank is reduced. The volume of the pressure relief chamber is dimensioned so that the overpressure in the transformer tank is limited to a permissible value.

Vorteilhaft ist es, an mehreren Stellen des Transformator kessels Berstmembranen vorzusehen. Damit kann vor allem einer Beschädigung des Kessels bei einem raschen Druck anstieg begegnet werden.It is advantageous to have several points on the transformer boiler bursting membranes. Most of all damage to the boiler due to rapid pressure rise to be met.

Ein temperaturunabhängiges Ansprechen der Berstmembran läßt sich dadurch erreichen, daß die Druckentlastungskammer über eine Verbindungsleitung mit einem gegenüber der Atmosphäre abgeschlossenen Raumbereich eines Ausgleichsgefäßes ver bunden ist.A temperature-independent response of the burst membrane leaves achieve that the pressure relief chamber over a connecting line with one to the atmosphere closed space area of a expansion tank ver is bound.

Der Material- und Fertigungsaufwand läßt sich vermindern, wenn die Druckentlastungskammern der Berstmembranen mit ihrer Verbindungsleitung an eine gemeinsame Zuleitung zum Ausgleichsgefäß angeschlossen sind.The material and manufacturing costs can be reduced, if the pressure relief chambers of the bursting membranes with their connecting line to a common supply line to Expansion tank are connected.

Wegen der durch Temperaturschwankungen des Transformators bedingten Volumenänderung eines flüssigen Isoliermediums sind an den Transformatoren Ausdehnungsgefäße vorgesehen. Durch diese Ausdehnungsgefäße wird das Niveau des Flüssig keitsspiegels des in dem Transformatorkessel eingefüllten flüssigen Mediums bestimmt. Ein Eindringen dieses Mediums bei einem Undichtwerden der Berstmembran in die anderen Druckentlastungskammern oder in das Ausgleichsgefäß läßt sich dadurch verhindern, daß die Anschlußstellen der Verbindungsleitungen an die gemeinsame Zuleitung auf einem Niveau angeordnet sind, das über dem von dem flüssigen Medium im Ausdehnungsgefäß erreichbaren höchsten Niveau liegt.Because of the temperature fluctuations of the transformer conditional volume change of a liquid insulating medium expansion vessels are provided on the transformers. Through these expansion vessels, the level of the liquid level mirror of the one filled in the transformer tank liquid medium determined. An intrusion of this medium if the bursting membrane leaks into the others Pressure relief chambers or in the expansion tank prevent themselves from the fact that the connection points of the Connection lines to the common supply line on one Level arranged above that of the liquid Medium in the expansion tank achievable highest level lies.

Die durch Temperaturschwankungen des Transformators bedingten Volumenänderungen des in den Druckentlastungs kammern enthaltenen Gases werden über ein im Ausgleichsgefäß vorgesehenes Membranteil ausgeglichen. Da dieses Membranteil auf seiner einen Seite mit dem Atmosphärendruck beaufschlagt ist, herrscht in den Druckentlastungskammern unabhängig von der jeweiligen Transformatortemperatur stets Atmosphären druck.Due to temperature fluctuations in the transformer conditional volume changes in the pressure relief Chambers contained gas are in the expansion tank via a provided membrane part balanced. Because this membrane part on one side with the atmospheric pressure is in the pressure relief chambers regardless of the respective transformer temperature always atmospheres print.

Um bei ölgefüllten Transformatoren im Störungsfall eine Entzündung des an den Berstmembranen ausströmenden Öles zu verhindern, werden die Druckentlastungskammern zweckmäßiger weise mit Stickstoff gefüllt.In the event of a malfunction in oil-filled transformers Ignition of the oil flowing out of the bursting membranes prevent, the pressure relief chambers are more appropriate filled with nitrogen.

Anhand eines in der Zeichnung in einem Teilschnitt schema tisch dargestellten Transformators wird die Erfindung nach folgend näher beschrieben.Using a schematic in the drawing in a partial section table transformer is the invention according to described in more detail below.

Mit 1 ist ein Transformator bezeichnet, in dessen Kessel 2 der mit der Transformatorwicklung 3 versehene Transformator kern 4 angeordnet ist. Am Transformatorkessel 2 ist ein Aus dehnungsgefäß 5 angebracht, das über ein Rohr 6 mit dem Innenraum des Transformatorkessels 2 in Verbindung steht. Das Ausdehnungsgefäß 5 dient dem Volumenausgleich des in dem Transformatorkessel 2 eingefüllten Öles 7. 1 with a transformer is designated, in the boiler 2, the transformer core 3 provided with the transformer core 4 is arranged. On the transformer tank 2 , an expansion vessel 5 is attached, which is connected via a tube 6 to the interior of the transformer tank 2 . The expansion vessel 5 serves to equalize the volume of the oil 7 filled in the transformer tank 2 .

An mehreren Stellen des Transformatorkessels 2 sind in dessen Wänden Berstmembranen 8 angebracht, die von Druck entlastungskammern 9 dicht umschlossen sind. Die Druck entlastungskammern 9 sind über Verbindungsleitungen 10 an eine gemeiname, zu einem Ausgleichsgefäß führende, Zuleitung 12 angeschlossen, wobei die Anschlußstellen der Verbindungs leitungen 10 an die Zuleitung 12 höhenmäßig über dem höchsten im Ausdehnungsgefäß 5 auftretenden Niveau des Ölspiegels 13 angeordnet sind.At several points of the transformer tank 2 , bursting membranes 8 are attached in its walls, which are tightly enclosed by pressure relief chambers 9 . The pressure relief chambers 9 are connected via connecting lines 10 to a common lead to an expansion tank, supply line 12 , the connection points of the connecting lines 10 to the supply line 12 being arranged above the highest level of the oil level 13 occurring in the expansion vessel 5 .

Tritt im Innern des Transformatorkessels beispielsweise ein Lichtbogen 17 auf, so wird durch das vom Lichtbogen 17 ver gaste Öl 7 ein Druckanstieg im Innern des Transformator kessels 2 verursacht. Sobald ein bestimmter Überdruck erreicht wird, reißen die Berstmembranen 8 auf. Die Berst membranen 8 sind so dimensioniert, daß sie aufreißen, bevor im Transformatorkessel 2 ein für diesen schädlicher Über druck erreicht wird. Nach dem Reißen der Berstmembranen 8 kann Öl 7 und auch entstandenes Gas in die Druckentlastungs kammern 9 strömen, wodurch eine Druckentlastung für den Transformatorkessel 2 erreicht wird.If, for example, an arc 17 occurs in the interior of the transformer tank, oil 7 gasified by the arc 17 causes an increase in pressure inside the transformer boiler 2 . As soon as a certain overpressure is reached, the bursting membranes 8 tear open. The bursting membranes 8 are dimensioned so that they tear open before a harmful overpressure is reached in the transformer tank 2 . After the bursting of the bursting membranes 8 , oil 7 and also the gas formed can flow into the pressure relief chambers 9 , whereby pressure relief for the transformer tank 2 is achieved.

Durch den Stickstoff in den Druckentlastungskammern 9 wird eine Entzündung des Öles 7 verhindert.Ignition of the oil 7 is prevented by the nitrogen in the pressure relief chambers 9 .

Die Druckentlastungskammern 9 sind sowohl hinsichtlich ihres Volumens als auch ihrer Festigkeit so dimensioniert, daß der in einem Störungsfalle auftretende Überdruck beherrscht wird.The pressure relief chambers 9 are dimensioned both in terms of their volume and their strength so that the excess pressure occurring in the event of a malfunction is controlled.

Um ein von der jeweiligen Betriebstemperatur des Transfor mators 1 und der Umgebungstemperatur unabhängiges Ansprechen der Berstmembranen 8 sicherzustellen, ist in dem Ausgleichs gefäß 11 ein aus elastischem Material bestehendes, als Hohl körper ausgebildetes Membranteil 14 eingebracht, dessen Hohlraum über eine an ihrem freien Ende mit einem Luft trockner 15 versehene Anschlußleitung 16 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Hierdurch wird erreicht, daß unabhängig von der Betriebstemperatur des Transformators 1 und der Umgebungstemperatur in den Druckentlastungskammern 9 stets Atmosphärendruck herrscht, somit also immer gleiche Ansprechbedingungen für die Berstmembranen 8 vorliegen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Membranteil 14 als Hohlkörper ausgebildet. Das Membranteil 14 kann auch in jeder anderen geeigneten Art ausgebildet sein.A of the respective operating temperature of the transfor mators 1 and the ambient temperature independent response of the bursting membranes ensure 8, is tube in the equalization 11 a composed of an elastic material, the body as a hollow formed membrane part 14 is introduced, the cavity of which one over a free at its end with Air dryer 15 provided connection line 16 communicates with the atmosphere. This ensures that, regardless of the operating temperature of the transformer 1 and the ambient temperature in the pressure relief chambers 9, there is always atmospheric pressure, so that there are always the same response conditions for the bursting membranes 8 . In the illustrated embodiment, the membrane part 14 is designed as a hollow body. The membrane part 14 can also be designed in any other suitable manner.

Da der Druck im Transformator 1 durch die anstehende Ölsäule 13 immer höher als der dem Atmosphärendruck entsprechende Druck in den Druckentlastungskammern ist, ist im Falle des Undichtwerdens einer der Berstmembranen 8 während des Betriebes gewährleistet, daß kein Gas aus den Druckentla stungskammern 9 in den Transformatorinnenraum strömen kann.Since the pressure in the transformer 1 by the oil column 13 is always higher than the pressure corresponding to the atmospheric pressure in the pressure relief chambers, in the event of leakage of one of the bursting membranes 8 during operation it is ensured that no gas flows from the pressure relief chambers 9 into the interior of the transformer can.

Desgleichen ist durch die gegenüber dem höchsten Ölspiegel 13 höherliegenden Anschlußstellen der Verbindungsleitungen 10 mit der Zuleitung 12 gewährleistet, daß bei einer Undich tigkeit einer Berstmembran 8 während des Betriebes jeweils nur die betreffende Druckentlastungskammer 9 und deren Verbindungsleitung 10 nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren voll Öl (7) läuft.Likewise, the connection points 10 with the supply line 12 , which are higher than the highest oil level 13, ensure that in the event of a leakage of a bursting membrane 8 during operation, only the relevant pressure relief chamber 9 and its connection line 10 according to the principle of communicating tubes full of oil ( 7 ) is running.

Die Erfindung kann auch bei Transformatoren, die statt mit einem flüssigen Isoliermedium mit einem gasförmigen Isolier medium (SF6) gefüllt sind, angewendet werden.The invention can also be used with transformers instead a liquid insulation medium with a gaseous insulation medium (SF6) are used.

Claims

1. transformer, the boiler ( 2 ) is filled with an insulating medium ( 7 ), characterized in that at least in one wall of the boiler ( 2 ) at least one bursting membrane ( 8 ) is arranged, which is surrounded by a pressure relief chamber ( 9 ) is.

2. Transformer according to claim 1, characterized in that at several points of the transformer tank ( 2 ) bursting membranes ( 8 ) are arranged on the walls.

3. Transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure relief chamber ( 9 ) via a connecting line ( 10 ) is connected to a closed-off area of the atmosphere of a surge tank.

4. Transformer according to claim 2 and 3, characterized in that the pressure relief chambers ( 9 ) of the bursting membranes ( 8 ) with their connecting line ( 10 ) to a common supply line ( 12 ) are connected to the expansion tank.

5. Transformer according to claim 4, which is filled with a liquid insulating medium and an expansion vessel ( 5 ) for the liquid medium ( 7 ), characterized in that the connection points of the connecting lines ( 10 ) to the common supply line ( 12 ) at one level are arranged, which is above the highest level achievable by the liquid medium ( 7 ) in the expansion vessel ( 5 ).

6. Transformer according to one or more of the preceding claims, characterized in that the with the or the pressure relief chambers ( 9 ) communicating area of the expansion tank ( 11 ) by means of an atmospheric pressure membrane ( 14 ) is closed off from the atmosphere .

7. Transformer according to one or more of the preceding claims, which contains oil ( 7 ) as an insulating medium, characterized in that the pressure relief chambers ( 9 ) are filled with nitrogen.