DE738967C - Einrichtung zur Feststellung der Alterung und der noch vorhandenen Sicherheitsreserve von Transformatoren, OElkabeln und anderen mit Isolierfluessigkeit gefuellten, elektrischen Geraeten - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Feststellung der Alterung und der noch vorhandenen Sicherheitsreserve von Transformatoren, Ülkabeln und anderen mit Isolierflüssigkeit gefüllten, elektrischen Geräten Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur laufenden Feststellung der durch die Be lattung stattgefundenen Abnutzung eines Oltransformators, Ölkabels oder eines ähnlichen mit einer Isolierflüssigkeit gefüllten Gerätes.
• Die Abnutzung oder Alterung eines derartigen Apparates hängt bekanntlich wesentlich davon ab, ob der Apparat in seiner Betriebszeit oft und über längere Zeiträume hinweg unter Vollast gefahren worden ist oder ob er im wesentlichen nur mittelmäßig belastet wurde. Denn die bei Vollast oder Überlast auftretenden Betriebstemperaturen beanspruchen das Dielektrikum unverhältnismäßig stärker und führen es daher seiner Zerstörung schneller entgegen als die bei geringen Belastungen auftretenden Erwärmungen.
• Die bekannten Überwachungseinrichtungen, bei denen lediglich die Betriebstemperatur als solche überwacht und gegebenenfalls zum Herbeiführen von Steu-er- oder Signalvorgängen herangezogen wird, geben daher dem Betriebsingenieur noch lein Mittel in die Hand, auf Grund dessen er sich ein Bild über den tatsächlichen Abnutzungsgrad eines im Netz eingebauten Transformators 0. dgl. machen kann. Für die Betriebsführung ist es aber wesentlich, zu wissen, wieweit dRe Abnutzung eines Transformators 0. dgl. im Laufe der Jahre tatsächlich fortgeschritten ist, z. B. dann, wenn es sich bei Störungen und dem Ausfallen anderer Transformatioren darum handelt, einem Transformator für einige Zeit eine Überlastung zuzu, muten, um dadurch den Betrieb aufrechtzuerhalten, ohne den Transformator selbst zu gefährden.
• Die Erfindung ermöglicht dies auf folgender Grundlage. Zwischen der Belastung z. B. eines Ötransformaitors und seiner Betriebstemperatur besteht ein nicht linearer Zusammenhang, und zwar ergeben sich etwa Nrhältnisse, die der Kurve in dem Diagramm nach Fig. I der beigefügten Zeichnung entsprechen. Versuche haben nun gezeigt, daß ein Transformator, der ständig so belastet wird, daß seine Wicklung eine Temperatur von rund 105° C aufweist, eine bestimmte Lebensdauer hat z. B. in der Weise, daß er nach rund 12 000 Betriebsstunden unbrauchbar wird. Verändert man nun die Belastung so, daß die Temperatur um 80 ansteigt, dann hat der gleiche Transformator nur die halbe Lebensdauer, und ändert man die Belastung andererseits so, daß die Temperatur um 8° erniedrigt wird, dann steigt die Lebensdauer des Transformations sofort um das Doppelte an. Es ist gelungen, auf Grund dieser Versuche ein sogenanntes Lebenszeitgesetz zu entwickeln, das sich in die nuachstehende Formel zusammenfassen läßt; t = A # e-k T, worin t die Zeit, A eine Konstante, k der Betrag von o,o86, der sich aus der vorstehenden 8°-Beziehung ergibt, und T die Temperatur der Wicklung des Transformators bedeuten.
• Unter Zugrundelegung bestimmte Werte für A kann man auf Grund dieser Formal die gesamte Lebenszeit von Öltransformatoren u. dgl. angenähert un voraus bestimmen. Man erhält dann eine Kurve etwa entsprechend dem Diagramm nach Fig. 2 der Zeichnung.
• Aus diesem geht hervor, daß ein Transformator, der entsprechend dem Diagramm nach Fig. 1 bei Vollast eine Wicklungstemperatur von 80° aufweist, eine Gesamtlebensdauer von rund 43 000 Betriebsstunden aufweist gegenüber einer Gesamtlebensdauer von nur 12 000 BetriebsstunFden, die er bei 5/4 Last, d. h. also bei Überlast, haben würde, wobei er eine Temperatur nach Fig. I von 1050 C aufweist Um nun den Abnutzungsgrad eines Transformators o. dgl. laufend feststellen zu können, wird erfindungsgeemäß so vorgegangen, daß eine bestimmte Belastung bzw. Wicklungstemperatur als konstant angesehen wird, insbesondere diejenige Temperatur, die bei Vollast, auftritt, und unter dieser Voraussetung die gesamte Lebensdauer errechnet wird. Diese ergibt sich dann nach obigem zu tages = A # e-k T (I) und wird zu 100 % angesetzt.
• Die Alterungsgeschwindigkeit vt ist dann ges die Lebenszeit um so kleiner ist, je größer die AlterunJgsgeschwinEdigkeit ist. Damit ist aber I I vt = α = α = B # ek t, (2) tges A # e-k T wobei a ein Proportionalitätsfaktor und B eine Konstante ist, die dem Wert- a/A entspricht.
• Über eine Zeit # t bei einer Temperatur T betrachtet, ist dann die Alterung des Transformations v1 # # t und damit vt # A# t = B # ek T # # t. (3) Schwankt nun die Temperatur des Gerätes, wie das im praktischen Betrieb der Fall ist, so ist die jeweilige Temperatur T = f (t0 und es verallgemeinert sich die Gleichung (3) zu Hiermit hat man einen ÄVert für die bis zu einem bestinunten Zeitpunkt stattgefundesn tatsächliche Alterung des Transformators, die, in Prozenten der Gesamtlebensdauer ausgedrückt, ein unmittelbares Maß für den Abnutzungsgrad bzw. die noch vorhandene Sicherheitsreserve des Transformators bietet.
• Ausgehend von diesen Überlegungen schlägt deshalb die Erfindung eine Einrichtung zur Feststellung der Alterung und der noch vorhandenen Sicherheitrseserve von Transformatoren, Ölkabeln und anderenmit Isolierflüssigkeit gefüllten elektrischen Geräten vor, bei der eine der Erwärmung der Isolation des Gerätes proportionale Größe, z. B. der Öldruck innerhlalb eines Transformatorenkessels, eine die Lebenszeitkurve des Gerätes nachbildende Einrichtung steuert, welche mit Hilfe einer Zählervorrichtung die der jeweiligen Temperatur und Erwärmungsdauer entsprechenden Bertäge der Abnutzung (Alterunlg) summiert und dadurch den Verbrauch an Gesamtlebensdauer des Gerätes anzeigt.
• Ein praktisches Auführungsbeispiel nach der Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 3 der Zeichnung beschrieben.
• Dabei ist mit I ein Transformator und mit 2 das zugehörige Ausdehnungsgefäß bezeichnet, die miteinander durch das Rohr 3 verbunden sind. In dem Rohr 3 ist bei 4 eine Drosselstelle eingebaut. Vor der Drosselstelle ist ein Manometer 5 vorgesehen. Die Druckanzeige dieses Manometers ist proportional dem Belastungszustand des Transformators und -damit auch der Temperatur, da der Oldruck inm Transformatorkessel von der Wicklungstemperatur abhängig ist. Mit dem Manometer 5 ist ein regelbarer Widerstand 6 gekuppelt, durch den die Größe des im Stromkreis 7 fließenden Meßstromes geändert werden kann, der aus der Stromquelle 8 kommt und seinen Weg über einen Elektrolytzähler 9 nimmt (Widerstandssender). Derartige ELektrolytzähler sind bekanntlich so ausgebildet, daß sie die hindurchgetretene Strommenge durch Anwachsen der ausgeschiedenen Quecksilbersäule anzeigen.
• Der Elektrolytzähler g wird nun so bemessen, daß die maximal ausgeschiedene Quecksilbermenge der gemäß Gleichung (I) errechneten Gesamtlebensdauer des Transformators entspricht. Weiter wird der Widerstandssender 6 so ausgebildet, daß bei der durch das Manometer 5 vorgenommenen Versbellung des Widerstandes der dem Elektrolytzähler zugeführte Meßstrom sich entsprechend der Gleichung (4) nach der Funktion B. ek T, eT, d. h. entsprechend der Lebenszeitkurve, ändert. Eine derartige Auslegung des Widerstandssenders ist durch eine entsprechende Abstufung möglich. Da dann der Elektrolytzähler die der j eweiligen Tempez-atur und Erwärmungs dauer entsprechenden Beträge der Abnutzung summiert, kann an dem Zähler unmittelbar abgelesen werden, ob der Transformator z. B. 20 oder 55% seiner gesamten Lebenszeit bereits eingebüßt hat.
• Eine andere Lösung für derartige Anzeigeeinrichtungen wäre die Kupplung des Druckmessers mit einem mechanischen Zählwerk.
• Entsprechend der Größe und der Dauer des Zeigerausschlages würde in diesem Falle ein Schaltwerk schneller oder langsamer vorgeschaltet. Die Zahl der verschiedene technischen Möglichkeiten läßt sich noch erweitern.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE : I. Einrichtung zur Feststellung der Altetung und der noch vorhandenen Sicherheitsreserve von Transformatoren, Ölkabeln und anderen mit Isolierflüssigkeit gefüllten elektrischen Geräten, daduuch gekennzeichnet, daß eine der Erwärmung der Isolation des Gerätes proportionale Größe, z. B. der öldruck innerhalb eines Transformatorkessels, eine die Lebenszeitkurve des Gerätes nachbildende Einrichtung (6) steuert, welche mit Hilfe einer Zählervorrichtung (g) die der jeweiligen Temperatur und Erwärmungsdauer entsprechenden Beträge der Abnutzung (Alterung) summiert und dadurch den Verbrauch an Gesamtlebensdauer des Gerätes anzeigt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählereinrichtung mit Signal- und Steuerungskontakten ausgerüstet ist.