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Einrichtung zum Schutze von Transformatoren und anderen elektrischen
Vorrichtungen Bei elektrischen Vorrichtungen, deren Isolation Öl oder eine andere
Flüssigkeit bildet, hat der Zustand, in welchem sich dieser Isolierstoff befindet,
sehr große Bedeutung, weil hiervon die Sicherheit der ganzen Vorrichtung abhängt.
Bekanntlich unterliegt das Öl im Betriebe merklichen Veränderungen, einerseits verkohlt
es, andererseits zieht es Wasser aus der Luft an. Es ist deshalb notwendig, den
Zustand des Öles oft zu kontrollieren und den Ölbehälter gegebenenfalls mit einer
Einrichtung zu versehen, welche diesen Zustand anzeigt.
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Bisher bekannte Schutzeinrichtungen dieser Art beruhten hauptsächlich
darauf, daß die infolge der Zersetzung des Öles oder infolge des Eindringens von
Wasser in das Öl auftretenden Veränderungen des Öles eine Schutzeinrichtung auf
mechanischem - Wege auslösten. Beispielsweise wurden Tropfen des Öles auf einer
Schüssel gesammelt, um bei Erreichung eines bestimmten Gewichtes die Schutzeinrichtung
in Tätigkeit zu setzen.
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Eine andere bekannt gewordene Schutzeinrichtung beruht auf der bekannten
Erscheinung, daß bei Auftreten von Fehlerstellen in der Isolation der Wicklungen
Ölzersetzung eintritt und sich infolge der Zersetzung Gase entwickeln. Dadurch,
daß diese Gase in einem Behälter gesammelt werden, entsteht in diesem Behälter ein
Überdruck, der die Betätigung der Schutzeinrichtung durch Schließen von Kontakten
bewirkt.
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Diese Schutzeinrichtungen gewährleisten jedoch nicht ein einwandfreies
Arbeiten, weil die Vorrichtung im Betriebe fortdauernden Vibrationen unterliegt
und dies auf die richtige Wirkungsweise eines so empfindlichen Mechanismus nicht
ohne Einfluß bleiben kann, besonders falls Druckdifferenzen auftreten und der ganze
Mechanismus oder zumindest ein wesentlicher Teil beweglich ausgebildet sein muß.
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Wie bekannt, ändert sich die Dielektrizitätskonstante des Öles im
Betriebe. Bei trockenem Öl und normaler Temperatur ist a - 2,2, bei feuchtem Öl
und 6o° C ist a - 6, bei 9o° C a ==:2o.
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Es wurde vorgeschlagen, diese Eigenschaft zum Schutze elektrischer
Vorrichtungen auszunutzen, da die Veränderung der Dielektrizitätskonstante einen
sicheren Rückschluß auf die Durchschlagsfestigtkeit des Öles innerhalb des Behälters
zuläßt.
Gemäß diesem bekannten Vorschlage soll die Beschaffenheit
des Öles jederzeit dadurch festgestellt werden, daß ein Leiter eines vorgesehenen
Meßstromkreises teilweise aus dem 01 gebildet wird, dessen Beschaffenheit
festgestellt werden soll. Das Öl liegt bei diesen Anordnungen gewöhnlich zwischen
zwei Kondensatorplatten und der Meßstromkreis ist so beschaffen, daß ein durch diesen
Kondensator fließender Strom gemessen wird, wobei dessen Stärke von der Beschaffenheit
des Öles abhängt. Diese Einrichtungen weisen aber den Nachteil auf, daß die Platten
des Kondensators eine beträchtliche Größe haben müssen, um auch bei gutem Öl einen
Strom von solcher Stärke durchzulassen, daß dieser mit einem empfindlichen Instrument
noch gemessen werden kann. Dadurch ist es möglich, den Zustand des Öles jederzeit
festzustellen; eine selbsttätige Abschaltung der zu schützenden Vorrichtung im Gefahrsfalle
ist indessen nicht vorhanden, da die zum Abschalten erforderlichen Stromstärken
einen Kondensator von erheblicher Größe verlangen würden, der dann wieder für die
Meßzwecke zu groß wäre.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt bei Vermeidung der genannten übelstände
eine Einrichtung zu schaffen, die bei einfachster Konstruktion ohne großen Platzbedarf
selbsttätig die zu schützende Einrichtung im Gefahrsfalle abschaltet oder aber eine
Alarmeinrichtung in Tätigkeit setzt.
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Es wird dies dadurch erreicht, daß ein Kondensator im Isoliermittel
angeordnet wird, der mit einer Selbstinduktion einen besonderen Resonanzkreis bildet.
Ändert sich nun die Dielektrizitätskonstante des flüssigen Isoliermittels, so tritt
Resonanz ein, was zur Betätigung der Alarm- oder Ausschaltvorrichtung verwendet
wird.
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Zu diesem Zwecke wird in dem Ölbehälter eines Transformators oder
einer anderen Vorrichtung der angegebenen Art, insbesondere aber einer solchen,
deren Isolation eine Flüssigkeit bildet, ein Kondensator von bestimmter Kapazität
angeordnet, dessen Dielektrikum dieselbe isolierende Flüssigkeit bildet. In den
Stromkreis dieses Kondensators wird eine Selbstinduktion eingeschaltet, so daß ein
Resonnanzkreis entsteht, welcher z. B. -an das Wechselstromnetz geschaltet wird.
Die Selbstinduktion kann von der auf dem Kern eines Magneten aufgewickelten Spule
gebildet werden, welcher die weitere Registrier-, Signal-oder Schutzeinrichtung
in Tätigkeit setzt.
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Die ganze Einrichtung wird so eingestellt, daß im Falle der Verschlechterung
des Öles unter einer bestimmten Grenze, d. h. also beim Ansteigen der Dielektrizitätskonstante
desselben, infolge der Vergrößerung der Kapazität des Kondensators im Stromkreis
des Kondensators Resonanz eintritt. Infolge dieser Resonanz wächst der Strom in
diesem Kreise an und bewirkt unter Vermittlung eines Magneten oder eines Relais
das Ingangsetzen der weiteren Schutzeinrichtung. An verschiedene bestimmte Punkte
des Kondensatorkreises können verschiedene solcher Schutzeinrichtungen angeschlossen
werden und dadurch, aufeinanderfolgend, je nachdem, wieweit die Verschlechterung
des Öles vorgeschritten ist, einzelne Einrichtungen in Gang gesetzt werden.
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Damit auch der Beginn einer Ölzersetzung infolge irgendeiner Isolationsstörung
gemeldet werde, kann auf dem Ölgefäß ein Behälter zum Sammeln der sich entwickelnden
Gase vorgesehen werden. In diesem Behälter ist nun auch ein Kondensator vorgesehen,
dessen Dielektrikum im normalen Zustande Öl bildet. Sobald infolge Ölzersetzung
an Stelle des Öles Gas zum Vorschein kommt, ändert sich die Dielektrizitätskonstante
und dadurch die Kapazität des Kondensators, wodurch wieder das Gleichgewicht im
Resonanzkreise gestört und ein Relais zur Wirkung gebracht wird.
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Diese Meldevorrichtung kann, ähnlich wie die eigentliche Schutzeinrichtung
innerhalb des Gefäßes, je nachdem wie weit die Zersetzung vorgeschritten ist, auf
verschiedene Gasmengen im Sammelbehälter eingestellt werden.
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In dem Kondensatorkreis können selbstverständlich mehrere Selbstinduktionen
in Serie oder parallel geschaltet werden und zu diesen kann ebenfalls in Serie oder
parallel ein Indikator angeschlossen werden, der im Schaltraum des Werkes direkt
auf einer Skala anzeigt, welchen Grad die Gefahr für den zu schützenden Apparat
erreicht hat, so daß es dadurch möglich ist, einer allfälligen Störung vorzubeugen.
Hierbei befindet sich innerhalb des Gefäßes nur ein fester Kondensator, während
die weiteren erforderlichen Vorrichtungen hinter der Schalttafel und leicht zugänglich
angeordnet werden können. Der Kreis ist mechanisch in Ruhe; Stromeinschaltungen
im primären Schutzkreise wie bei bisher bekannten Schutzeinrichtungen sind nicht
notwendig.
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Damit die Kapazität und Selbstinduktion des Resonanzkreises und damit
auch deren Größe und Preis erniedrigt werden kann, ist es möglich, die aufgezwungene
Periodenzahl aus dem Wechselstromnetz, z. B. mittels eines rotierenden oder statischen
Periodenumformers, zu erhöhen, so daß dann die geforderte Resonanz auch bei kleineren
Werten der Kapazität und Selbstinduktion erreicht werden kann.