DE691731C - UEberwachungseinrichtung fuer elektrische Maschinen und Apparate - Google Patents

UEberwachungseinrichtung fuer elektrische Maschinen und Apparate

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DE691731C
DE691731C DE1937S0127599 DES0127599D DE691731C DE 691731 C DE691731 C DE 691731C DE 1937S0127599 DE1937S0127599 DE 1937S0127599 DE S0127599 D DES0127599 D DE S0127599D DE 691731 C DE691731 C DE 691731C
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electrical
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Expired
Application number
DE1937S0127599
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Inventor
Charles F Hill
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection

Description

  • Überwachungseinrichtung für elektrische Maschinen und Apparate Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für elektrische Maschinen und Apparate, z. B. für Motoren, Generatoren, Transformatoren, Kondensatoren, Kabel, Schalter usw., deren Isolation halogenierte Kohlenwasserstoffe enthält. Die Überwachungsvorrichtung spricht auf die im Störungsfall im elektrischen Apparat frei werdenden gasförmigen oder flüssigen Zersetzungsprodukte an. In den meisten Fällen sind die Ursache für die frei werdenden Zersetzungsprodukte im Apparat auftretende elektrische Lichtbögen. Diese rühren von Überschlägen oder Durchschlägen her und zersetzen ganz oder teilweise die IsölierstofYe des Apparates. Nicht brennbare Isolieröle,: z. B. chlorierte Kohlenwasserstofföle, .lassen meistens Salzsäure oder ' Chforwasserstoffgase frei werden.
  • Gemäß der Erfindung sind nun im Überwachungsstromkreis Organe eingeschaltet, die unter - der Einwirkung der Zersetzungsprodukte der halogenierten Isolierstoffe eine chemische Umwandlung und eine Änderung ihres elektrischen Widerstandes erfahren. Die Widerstandsänderung kann auf einer Änderung der Stoffkonstanten oder auf der Neu-Bildung besser leitender Stoffe oder auf der Bildung elektrolytischer Zellen in dem überwachungsorgan beruhen.
  • An Hand der Figuren wird die Erfindung näher erläutert.
  • In Fig. i ist ein Transformator z dargestellt, der in einen mit einem chlorierten Kohlenwasserstofföl z gefüllten Behälter 3 eingesetzt ist. Um die_ Wärmedehnungen des flüssigen Isoliermittels abzufangen, befindet sich über dem Spiegel des Isolieröles ein Gaspolster q., in dem das erfindungsgemäße Überwachungsorgan 5 angeordnet ist. Dieses liegt .in einem Signal- oder Steuerstromkreis, dessen Leitungen 6 in der Fig. i angedeutet sind. Als Stromquelle des Steuerstromkreises ist bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel die Hochspannung selbst. verwendet, verwendet, d. h. das Überwachungsorgan,@ä und die Signaleinrichtungen sind zwiKe9 die beiden Hochspannungsleitungen 7 und'., oder zwischen eine Leitung und Erde ge`,., schaltet. Im. normalen Betriebszustand wirkt das Überwachungsorgan 5 praktisch als Isolator. Wenn man natürlich mit Sicherheit den Übertritt von Hochspannung in den Signalstromkreis vermeiden will, empfiehlt es sich, einen Isoliertransformator in die Leitungen 6 zu legen.
  • Fig.2 zeigt das erfindungsgemäße Überwachungsorgan in der Seitenansicht, während Fig. 3 das gleiche Organ im Schnitt nach der Linie A-ß darstellt. Das .Überwachungsorgan besteht aus einem Träger io aus Isolierstoff, z. B. aus Preßpapier, Kunstharz oder einem Cellulosederivat. Im vorliegenden Fall wird Celluloseacetat verwendet. Dieser Träger ist mit der Schicht ii überzogen; deren elektrischer Widerstand sich durch chemische Umwandlung unter der Einwirkung der Zersetzungsprodukte verändert. Beim Ausführungsbeispiel wird einem Celluloselack, dessen Lösungsmittel aus Aceton besteht; pulverisiertes Eisenhydroxyd -zugesetzt. Dieses bildet nach dem Aufbringen auf den Celluloseträger io einen festhaftenden Überzug, da ja das Lösungsmittel Aceton auch die oberste Schicht des Trägers io löst. Der Überzug haftet so fest, daß er nach dem Verdampfen des Acetons nicht einmal abgekratzt werden kann. In elektrischer Verbindung mit diesem Überzug befinden sich die beiden Elektroden 12, die an den Signalstromkreis angeschlossen werden. Unter Umständen kann man an der Berührungsfläche der Elektroden mit dem Überzug i i eine Metallisierung vorsehen, die z. B. aus aufgespritztem Aluminium besteht, Als Werkstoff für die Elektroden wird ebenfalls vorteilhaft Aluminium verwendet. Der Werk2toff ist jedenfalls so auszuwählen, daß er von den Zersetzungsprodukten im elektrisehen Apparatekessel nicht nennenswert angegriffen wird. Die angegebenen Werkstoffe für das Überwachungsorgan dienen zur Verwendung bei Apparaten, die eine Isoliermittelfüllung aus chlorierten Kohlenwasserstoffölen haben, z. B. aus chloriertem Diphenyl, chloriertem Diphenyloxyd; Trichlorbenzol, Tetrachlor difluoräthan,Tetrachloräthylbenzol, Pentächloräthylbenzol, Benzoltrifluorid und andere Stoffe, die bei der Zersetzung chlorhaltige -Stoffe ausscheiden. Wenn die Ausscheidung von Salzsäure zu erwarten ist, empfiehlt es sich, das Überwachungsorgan 5 in der Ötfüllung 2 an einer Stelle unterzubringen, an die die ausgeschiedene Salzsäure absinkt. Für die Anzeige von Chlorwasserstoffgas wird das Organ 5 in der in Fig. i dargestellten Weise in dem Gaspolster oder im Auspuffweg, z. B. im Auspuffrohr oder in 'einem Gasauffangbehälter, der in die Ver-J)ndungsleitung zwischen Kessel 3 und Ol-'ausdehnungsgefäß eingeschaltet ist, oder im Ausdehnungsgefäß. selbst angeordnet.
  • Wenn die frei werdende Salzsäure oder das Chlorwasserstoffgas mit dem Überzug i i -in Berührung kommt, bildet sich Eisenchlorid unter - Freiwerden von Wasser. Das Überwachungsorgan wirkt dann ähnlich wie eine elektrolytische Zelle. Die Formel für die Umwandlung lautet folgendermaßen: Fe(OH)3 +3HCl=FeCIs+3H2O. Die Messung hat ergeben, daß eine Platte aus Celluloseacetat mit einer Fläche von 3 Zoll mal 3/4 Zoll und von einer Stärke von etwa i/16 bis 1l8 Zoll, die mit einem. Eisenhvdroxvd enthaltenden Celluloselack bestrichen wurde, eine sehr große Widerstandsänderung unter Einwirkung von Chlorwasserstoffgasen erführ. Zu Anfang betrug der Stromdurchgang.-bei 65° C ungefähr o,i Mikroamp. Nach einigen Minuten =wuchs: der Strom auf .4 bis 5 Milliamp., also auf den 40 ooo- bis 5o aoofachen Betrag. Natürlich kann der Stromdurchgang noch erheblich vergrößert werden, wenn man eine. Anzahl der oben beschriebenen Überwachungsorgane miteinander parallel schaltet.
  • Fig. q. zeigt ein Schaltungsbeispiel für den Signalstromkreis: Der zu überwachende Transformator'2ö mit der Primärwicklung2i und der Sekundürwicklung 22 ist mit dein Überwachungsorgan 5 ausgerüstet. Dieses wird einerseits an den Niederspannungspol 23, andererseits über die Relaiswicklung 2q. mit dem zweiten Niederspannungspol 25 verbunden. Das Relais 26 schaltet mit seinen Kontakten 27 den Auslösestromkreis für die Auslösespulen 28 und 29 der Netzschalter 3o und 31. Die Schaltung kann auch so getroffen werden, daß durch das Ansprechen des Relais 26 ein IZeIais 32 betätigt wird, das entweder einen einphasigen Erdschluß über die Leitung 33 oder einen Kurzschluß der Transformatorwicklungen einleitet. Dann lösen die Netzschalter 30 und 31 infolge des Erdschlußstromes oder infolge des Überstromes aus. Das Ansprechen des Relais 26 kann dtircli Signaleinrichtungen, z. B. durch die Signallampe 34, angezeigt werden. Man kann auch das Überwachungsorgan 5 mit den Signaleinrichtungen zusammen an Hochspannungspotential legen. Dieser Fall ist besonders dann von Wichtigkeit, wenn der zu überwachende Apparat einen auf Hochspannung befindlichen Apparatekessel hat, z. B. bei Prüftransformatoren oder bei den Regelschaltern von Stufentransformatoren, deren auf Betriebspotential befindlicher Kessel voii einem Durchführungsisolator getragen wird. Dieser Kessel kann den Lastschalter, den Laststufenwähler oder den stromlos zu betätigenden Stufenwähler enthalten; der Speisestrom für die Signaleinrichtung, z. B. für eine Signallampe oder ein Läutewerk, wird dabei durch kapazitive oder induktive bzw. durch Widerstandskopplung der Hochspannung entnommen. Auch kann. der Signalstromkreis die Auslösung eines Fallgewichtes betätigen, z. B. eine elektromagnetisch gesteuerte Klinke für ein federbelastetes Fallgewicht, das beim Ansprechen herabfällt oder abgeschossen wird. Dieses Fallgewicht schaltet erst seinerseits den mit Niederspannung betriebenen Steuer-oder Signalstromkreis, der von dem auf Hochspannungspotential befindlichen überwachungsorgan 5 mit seinem Auslösestromkreis in einem Abstand angeordnet ist, der den Übertritt der Hochspannung. in den Niederspannungssteuerstromkreis ausschließt.
  • Wenn das erfindungsgemäßeüberwachungsorgan als Schalterschutz, z. B. für die Regelschalter- von Stufentransformatoren, die sich mit ihrem Kessel zusammen auf Betriebspotential befinden, verwendet werden soll, muß dafür Sorge getragen werden, daß das Überwachungsorgan gegen die Einwirkung der betriebsmäßig auftretenden Zersetzungsgase der Schaltflüssigkeit abgesperrt wird: Zu diesem Zweck kann man beispielsweise den Schalterkessel mit einer zweiten Auspuffvorrichtung oder einem zweiten Auspuffrohr, versehen, das das Überwachungsorgan enthält und erst bei höheren Überdrücken durch Ansprechen eines Überdruckventils oder nach Zerstörung einer Druckmembrane Verbindung mit dem Innenraum erhält. Das betriebsmäßig vorhandene Auspuffrohr des Schalters - kann dabei so bemessen oder so gedrosselt werden, daß die von den ,betriebsmäßig auftretenden Lichtbögen hervorgerufenen Schaltgase noch ohne größeren -Überdruck in den Außenraum entweichen können. Bei der von Stehlichtbögen herrührenden plötzlichen starken Gasentwicklung- ist aber der Drosselwiderstand des betriebsmäßigen Auspuffes so groß, daß eine solche Druckerhöhung im Schalterkessel auftritt, durch die das Druckventil . oder die Druckmembranen des zweiten, die erfindungsgemäßen Überwachungsorgane enthaltenden Auspuffs geöffnet werden. Ein Teil der Gase bestreicht dann das Überwachungsorgan und verursacht das Ansprechen der Vorrichtung.' In den Fällen, in denen das Überwachungsorgan mit dem Kesselinnenraum des zu schützenden elektrischen Apparates erst im Störungsfall in Verbindung gebracht wird, kann das Überwachungsorgan auch so ausgebildet werden, daß es nicht, nur auf die Zersetzungsprodukte, sondern auch auf das flüssige .oder gasförmige Isoliermittel des Apparates selbst anspricht.
  • Die Signal- und Steuerstromkreise der Überwachungsvorrichtung können auch von besonderen Stromquellen, z. B. von einer Batterie, gespeist werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE i. Überwachungseinrichtung für elektrische Maschinen und Apparate, die auf die im Störungsfälle durch Lichtbogenbildurig frei werdenden gasförmigen oder flüssigen- Zersetzungsprodukte von mit halogenierten Kohlenwasserstoffeh isolierten elektrischen Apparaten anspricht, gekennzeichnet durch in einen Überwachungsstromkreis eingeschaltete Organe, die unter der Einwirkung der Zersetzungsprodukte sowohl eine chemische Umwandlung als auch eine Änderung ihrer elektrischen Widerstände erfahren.
  2. 2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das unter der Einwirkung der Zersetzungsgase stehende Überwachungsorgan aus einer zwischen zwei Elektroden angeordneten, im Überwachungsstromkreis liegenden, auf einem Träger aus festem Isolierstoff aufgebrachten Schicht besteht.
  3. 3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Zersetzungsprodukten chemisch reaktionsfähige Stoff in Pulverform mit einem in Aceton gelösten Celluloselack gemischt auf einen Träger aus Cellulosederivaten, z.B. aus Celluloseacetat, aufgebracht ist. q.. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch i bis 3, für elektrische Apparate, bei der das Zersetzungsprodukt der Isolierstoffe Salzsäure oder Chlorwasserstoffgas enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Chemisch reaktionsfällige Stoff im wesentlichen aus Eisenhydroxyd besteht.
DE1937S0127599 1936-06-20 1937-06-15 UEberwachungseinrichtung fuer elektrische Maschinen und Apparate Expired DE691731C (de)

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DE1937S0127599 Expired DE691731C (de) 1936-06-20 1937-06-15 UEberwachungseinrichtung fuer elektrische Maschinen und Apparate

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DE (1) DE691731C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE744707C (de) * 1939-07-26 1944-06-08 Siemens Ag UEberwachungseinrichtung fuer elektrische Maschinen und Apparate, die auf die im Stoerungsfall durch Lichtbogenbildung frei werdenden gasfoermigen oder fluessigen Zersetzungsprodukte von mit halogenierten Kohlenwasserstoffen isolierten elektrischen Apparaten anspricht

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE744707C (de) * 1939-07-26 1944-06-08 Siemens Ag UEberwachungseinrichtung fuer elektrische Maschinen und Apparate, die auf die im Stoerungsfall durch Lichtbogenbildung frei werdenden gasfoermigen oder fluessigen Zersetzungsprodukte von mit halogenierten Kohlenwasserstoffen isolierten elektrischen Apparaten anspricht

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