DE499797C

DE499797C - Arrangement for constant monitoring of the insulation strength of all electrical equipment

Info

Publication number: DE499797C
Application number: DEK98514D
Authority: DE
Original assignee: Dipl-Ing Bela Kocsis
Current assignee: Dipl-Ing Bela Kocsis
Priority date: 1926-03-30
Filing date: 1926-03-30
Publication date: 1930-06-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum ständigen Überwachen des Öles elektrischer Apparate, namentlich des Öles von Transformatoren, Ölschaltern u. dgl., bei denen das öl sich erfahrungsgemäß während des Betriebes stetig verschlechtert, da es chemische Veränderungen erfährt, die Wasser, Säure und Teer ergeben. Diese im Öl verteilten, gut leitenden Stoffe setzen die Isolierfestigkeit des Öles herab.The invention relates to an arrangement for the constant monitoring of the oil electrical Apparatus, namely the oil from transformers, oil switches and the like experience has shown that the oil steadily deteriorates during operation because it undergoes chemical changes resulting in water, acid and tar. This in the oil distributed, highly conductive substances reduce the insulating strength of the oil.

Man hat versucht, im Öl eine Funkenstrecke vorzusehen, die beim Sinken der Isolierfähigkeit unter ein bestimmtes Maß anspricht und dadurch einen Hilfsstromkreis schließt, der den Apparat, z. B. den Transformator, vom Netz abschaltet. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie nur dann anspricht, wenn die Isolierfestigkeit des Öles in unzulässigem Maße gesunken ist.Attempts have been made to provide a spark gap in the oil which, when the Insulation ability below a certain level responds and thereby an auxiliary circuit closes the apparatus, e.g. B. the transformer, disconnects from the network. This arrangement has the disadvantage that it only responds when the insulating strength of the oil has decreased to an unacceptable level.

ao vorher aber über den Zustand des Öles gar keinen Aufschluß gibt. Außerdem ist der Funkeiiübergang unter dem Öl schädlich für das Öl und gefährdet auch den zu schützenden, meist teuren Apparat. Diese Anordnung ist ferner auch unverläßlich, denn da die Intensität des Feldes zwischen den Elektroden groß ist, so sammeln sich langsam alle aus festen Stoffen bestehenden Verunreinigungen des Öles zwischen den Elektroden, bilden dort eine leitende Brücke und verursachen das vorzeitige Durchschlagen.ao beforehand does not give any information about the condition of the oil. Besides, the Functional transition under the oil is harmful to the oil and also endangers the person to be protected, mostly expensive apparatus. This arrangement is also unreliable because there is the intensity of the field between the electrodes is large, all solid matter impurities slowly collect of the oil between the electrodes, there form a conductive bridge and cause the premature penetration.

Man hat auch vorgeschlagen, in die Bahn der bei Kurzschlüssen auftretenden Dämpfe und Zersetzungsgase bei Transformatoren und Drosselspulen mit Isolierflüssigkeit eine Kontaktvorrichtung einzubauen, die infolge der aufsteigenden Gase und Dämpfe anspricht und dadurch Auslöse- oder Signalvorrichtungen in Betrieb setzt. Diese Einrichtungen dienen jedoch nicht zum Überwachen der Isolierflüssigkeit, sondern sprechen erst an, wenn aus irgendeinem Grunde eine Störung und dadurch Dampf- bzw. Gasbildung bereits eingetreten ist.It has also been suggested that the vapors that occur during short circuits be incorporated into the path and decomposition gases in transformers and reactors with insulating liquid Install a contact device that responds as a result of the rising gases and vapors and thereby activates triggering or signaling devices. These bodies However, they are not used to monitor the insulating liquid, but only respond if for whatever reason a malfunction and the formation of steam or gas has already occurred.

Gemäß der Erfindung soll die Überwachung eine ständige sein. Die Anordnung ist so getroffen, daß sie in jedem Augenblick des Betriebes über die zahlenmäßige Größe der Isolierfestigkeit des Öles genauen Aufschluß gibt, so daß man die Zersetzung des Öles verfolgen und das Öl rechtzeitig reinigen bzw. durch frisches ersetzen kann und dadurch Störungen von vornherein vermeidet.According to the invention, the monitoring should be permanent. The order is so taken that at every moment of operation it is over the numerical size the insulation strength of the oil gives precise information, so that the decomposition of the Track oil and clean the oil in good time or replace it with fresh one and thereby Avoids malfunctions right from the start.

Die Anordnung nach der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß in einem Kondensator, dessen Dielektrikum ein bestimmtes Öl bildet, von den Stromkomponenten des durch diesen Kondensator fließenden Stromes die wattlose Ladekomponente T (in, Abb. 5) auch beim Sinken der Isolierfestigkeit stets einen nahezu konstanten Wert behält, wogegen mit dem Sinken der Isolierfestigkeit die Wattkomponente des Stromes stark wächst und zuweilen das Mehrfache ihres ur-The arrangement according to the invention is based on the knowledge that in a capacitor, the dielectric of which forms a certain oil, of the current components of the current flowing through this capacitor, the wattless charging component T (in, Fig. 5) is always almost one even when the insulation strength drops maintains a constant value, whereas the watt component of the current increases sharply with the decrease in the insulation strength and sometimes several times its original

sprünglichen Wertes V (Abb. 5) erreicht. Hiermit wächst auch, der Wertinitial value V (Fig. 5) is reached. This also increases the value

tgtf = —. ^X tgtf = -. ^X

Die Verhältnisse zeigt 'Abb. 5 für einen mit Wechselstrom gespeisten Kondensator. V und T sind die beiden Stromkomponenten und R deren Resultante. Man kann aus diesem ίο tg b-Wert mit Sicherheit die Isoüerfestigkeit des Öles bestimmen.The situation is shown in 'Fig. 5 for an alternating current fed capacitor. V and T are the two current components and R is its resultant. From this ίο tg b value one can determine with certainty the insulation resistance of the oil.

In bestimmten Fällen, z. B. wenn man nur das Öl eines einzigen Apparates zu überwachen hat, genügt es, anstatt der beiden '5 Stromkomponenten nur deren Resultante R zu messen, da sich R mit V ändert.In certain cases, e.g. B. if one only has to monitor the oil of a single apparatus, it is sufficient to measure only the resultant R instead of the two current components, since R changes with V.

Gemäß der Erfindung ordnet man im Öl des zu überwachenden Apparates einen Kondensator an, dessen Dielektrikum das Öl des Apparates bildet. Der Kondensator wird in einen Stromkreis gelegt, in welchem Instrumente zum Messen der Stromwerte vorgesehen sind.According to the invention, a capacitor is arranged in the oil of the apparatus to be monitored whose dielectric forms the oil of the apparatus. The capacitor is placed in a circuit in which instruments are provided for measuring the current values.

In einfachen Fällen, wo nur das Öl eines einzigen Apparates zu überwachen ist, genügt die Einschaltung z. B. eines MiIH-amperemeters in den Kondansatorstromkreis, und man mißt die Resultante der beiden Stromkomponenten. Die Oberflächen der Kondensatorbelegungen werden so groß bemessen, daß durch den Kondensator auch bei großer Isolierfestigkeit des Öles, ständig ein meßbarer Strom fließt, der immer Aufschluß über den Wert der Isolierfestigkeit gibt. Der Abstand der Kondensatorbelegungen voneinander wird so groß bemessen, daß zwischen ihnen bei den im Betrieb möglichen Spannungen kein Überschlag stattfinden kann.In simple cases where only the oil of a single device needs to be monitored, this is sufficient switching on z. B. a MiIH ammeter in the capacitor circuit, and the resultant of the two current components is measured. The surfaces of the capacitor assignments are dimensioned so large that that due to the capacitor, even if the oil has a high insulation resistance, it is constantly on A measurable current flows, which always provides information about the value of the insulation strength. Of the The distance between the capacitor assignments is dimensioned so large that between no flashover can occur with the voltages possible during operation.

Einige Ausführungsformen der Anordnung zeigen die Abbildungen, und zwar:Some embodiments of the arrangement are shown in the figures, namely:

Abb. ι das Schaltschema, eine Anordnung zum Überwachen des Öles eines Transformators mit Schering-Brücke;Fig. Ι the circuit diagram, an arrangement for monitoring the oil of a transformer with Schering Bridge;

Abb. 2 dieselbe Anordnung wie Abb. i, jedoch anstatt der Schering-Brücke mit einem Milliamperemeter,Fig. 2 the same arrangement as Fig. I, but with a instead of the Schering bridge Milliammeter,

Abb. 3 eine weitere Ausführungsform mit geerdetem Überwachungsstromkreis,Fig. 3 another embodiment with a grounded monitoring circuit,

Abb. 4a zeigt eine Anordnung, bei welcher als eine Kondensatorbelegung die Hochspannungsspule des Transformators verwendet ist, in Seitenansicht,
Abb. 4b dasselbe in Vorderansicht, Abb. 5 zeigt das bekannte Stromdiagramm für einen mit Wechselstrom gespeisten Kondensator. Fig. 4a shows an arrangement in which the high-voltage coil of the transformer is used as a capacitor assignment, in side view,
Fig. 4b shows the same in front view, Fig. 5 shows the known current diagram for a capacitor fed with alternating current.

In Abb. ι bedeutet A den Transformator, der in dem Ölkessel B angeordnet ist. Irn Öl ist ein Kondensator C₁ vorgesehen, der mittels Isolierstütze E an dem Joch F des Transformators befestigt ist. Der eine Pol des Kondensators C₁ ist an die Leitung I₁, der andere an die Leitung I₂ angeschlossen, g_x und §·₂ sind die Durchführungen. Der Kondensator C₁ bildet den einen Zweig einer Schering-Brücke, .in der die weiteren drei Zweige durch den verlustfreien Vergleichskondensator C₂, den regulierbaren Ohmscheii Widerstand i?₃ und den unveränderlichen, parallel zu einem regulierbaren Kondensator C₄ geschalteten Ohmschen Widerstand R₄ gebildet sind. In der Brücke, selbst liegt das Vibrationsgalvanometer G. Den Strom liefert der mit einem Regulierwiderstand W versehene Transformator T. Mit dieser Anordnung können in an sich bekannter Weise unter anderen Größen die die obengenannten zwei Stromkomponenten bedingenden Widerstände (kapazitive und induktionsfreie) und dadurch der Verlustwinkel, also die jeweilige Isolierfestigkeit des Öles in jedem Augenblick des Betriebes Die beschriebene Anordnung eignet sich im bestimmt werden.In Fig. Ι A means the transformer, which is arranged in the oil boiler B. A capacitor C _{1 is} provided in the oil and is fastened to the yoke F of the transformer by means of an insulating support E. One pole of the capacitor C ₁ is connected to the line I ₁ , the other to the line I ₂ , g _x and § · ₂ are the bushings. The capacitor C ₁ forms one branch of a Schering bridge, in which the other three branches are connected by the lossless comparison capacitor C ₂ , the adjustable ohmic resistance i? ₃ and the invariable ohmic resistor R ₄ connected in parallel to an adjustable capacitor C ₄ are formed. In the bridge, even the Vibrationsgalvanometer is G. that power is supplied, provided with a regulating resistance W transformer T. With this arrangement, in a known manner, among other variables, the the above-mentioned two current components conditional resistors (capacitive and inductive), and thereby the loss angle , i.e. the respective insulation strength of the oil at every moment of operation. The arrangement described is suitable for determining.

besonderen für große Transformator- oder Ülschalteranlagen, wo mittels einer Meßbrücke nacheinander die Isolierfestigkeit des Öles mehrerer Apparate gemessen werden kann.especially for large transformer or oil switch systems, where by means of a measuring bridge the insulation strength of the oil of several devices can be measured one after the other.

Im allgemeinen wird es genügen, an Stelle der Brücke nur ein Überwachungsinstrument anzuordnen, z. B. ein Milliamperemeter, dessen Schaltung Abb. 2 zeigt. Hier ist derselbe Transformator wie in Abb. 1 dargestellt, und die gleichen Bezugszeichen bedeuten die gleichen Teile. M ist das Milliamperemeter, das mit dem Kondensator in Reihe liegt. Der Stromkreis des Kondensators kann entweder an eine besondere Stromquelle Q, wie es in Abb. 3 gezeigt ist, oder über einen Transformator T an den Stromkreis des zu überwachenden Transformators A angeschlossen sein, wie Abb. 2 zeigt. Bei Abnahme der Isolierfestigkeit des Öles nimmt der Ladestrom nur unbedeutend ab, der durchfließende Strom hingegen nimmt stark zu, so daß der Ausschlag des Instrumentes sich mit dem Widerstand des Öles, aber in umgekehrtein Sinne ändert.In general, it will be sufficient to arrange only one monitoring instrument in place of the bridge, e.g. B. a milliammeter, the circuit of which Fig. 2 shows. The same transformer is shown here as in Fig. 1 and the same reference numerals denote the same parts. M is the milliammeter that is in series with the capacitor. The circuit of the capacitor can either be connected to a special current source Q, as shown in Fig. 3, or via a transformer T to the circuit of the transformer A to be monitored, as Fig. 2 shows. If the insulating strength of the oil decreases, the charging current decreases only insignificantly, while the current flowing through it increases sharply, so that the deflection of the instrument changes with the resistance of the oil, but vice versa.

Die Potentialschwankungen der Transfor- no matorklemmen beeinflussen die Überwachungsanordnung praktisch nicht, da sie in normalem Betrieb nur höchstens 10 °/₀ betragen und diese Schwankung den Anschlag des Meßinstrumentes nicht unzulässig beeinfloßt. The potential fluctuations in the transformer terminals have practically no effect on the monitoring arrangement, since they only _{amount to a maximum of 10 ° / 0} in normal operation and this fluctuation does not inadmissibly influence the stop of the measuring instrument.

Der Stromdurchgang zwischen den Kondensatorbelegungen kann durch einen mit dem Kondensator in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstand W gemäß Abb. 2 oder eine Drosselspule S, wie in Abb. 3 beschränkt werden.The passage of current between the capacitor assignments can be restricted by an ohmic resistor W connected in series with the capacitor as shown in Fig. 2 or a choke coil S, as shown in Fig. 3.

Unter bestimmten Umständen wird es möglich sein, nur eine besondere Elektrode für den Kondensator vorzusehen und als zweite Elektrode z. B. eine der Spulen des Transformators zu benutzen. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 4, in der B₁ die eine Belegung des Kondensators und die Hochspannungswicklung bn des Transformators B die zweite Belegung bildet. Man kann auch als zweite Elektrode bei nicht geerdetem Transformatorgehäuse dieses selbst verwenden. Under certain circumstances, it will be possible to provide only a special electrode for the capacitor and as a second electrode, for. B. to use one of the coils of the transformer. An exemplary embodiment is shown in FIG. 4, in which B _{1 forms} the one assignment of the capacitor and the high-voltage winding bn of the transformer B forms the second assignment. You can also use it as a second electrode if the transformer housing is not earthed.

Die beschriebene Anordnung eignet sich außer zur Kontrolle der Isolierfestigkeit von öl auch zur Überwachung der Isolierfestigkeit von beliebigen anderen Isolierflüssigkeiten. The arrangement described is also suitable for checking the insulation strength of oil also for monitoring the insulation strength of any other insulation fluids.

Claims

Patent claims:

ao i. Arrangement for constant monitoring of the insulation resistance of the oil electrical apparatus, in particular the insulating oil for transformers, oil switches and the like, in which a monitoring circuit is formed by the oil to be monitored itself Conductor line is switched on, characterized in that a capacitor is in the oil of the apparatus to be monitored is provided, whose dielectric forms the oil to be monitored and whose assignments are dimensioned so that A measurable current flows through the capacitor, even if the oil has good insulation resistance, that the distance between the attachments is chosen so that there is no rollover between them, and that measuring apparatus or signal devices are provided in the circuit of the capacitor.

2. Arrangement for constant monitoring of the insulation resistance of the electrical oil Apparatus according to Claim 1, characterized in that one occupancy the capacitor through part of the transformer, e.g. B. a transformer coil, or the boiler wall is formed.

1 sheet of drawings