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Schutzvorrichtung für flüssigkeitsisolierte elektrische Geräte Die
Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung, vornehmlich für Transformatoren, mit
Regüliertransformataren zusammengebauten Leistungstransformatoren, für Kondensatoren,
Drosselspulen, Kabel u. dgl. mit flüssiger Isolation, vorzugsweise mit öliisolation.
Es ist bekannt, d@aß bei einem Fehler eine der Schwere des Fehlers entsprechende
Gasmenge .durch die Zersetzung fester oder flüssiger Isolationsstoffe entsteht,
wodurch ein innerer Überdruck ausgelöst wird. Bei Vorhandensein Leines Ausgleichsgefäßes
wird durch diesen Druck eine entsprechende Menge der Isolationsflüssigkeit in das
Ausdehnungsgefäß hinein verdrängt. Fehlt ein solches Ausgleichsgefäß, so bleibt
die Druckerhöhung bestehen, bis sich den entstandenen Gasen irgendwie eine Abzugsmöglichkeit
geboten hat.
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Es ist nun bereits bekannt, die Drucksteigerung mittels ,einer biegsamen
Membran für eine Kontaktschließung auszunutzen. Die bekannten Vorrichtungen haben
aber den Nachteil, daß sie von den betriebsmäßigen Druckschwankungen des Öles oder
von Schwankungen des äußeren Luftdruckes oder von beiden abhängig sind. Die betriebsmäßigen
Druckschwankungen werden beispielsweise dadurch hervorgerufen, daß der ölstand in
dem Ausgleichsgefäß sich ändert.
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Es sind Schutzvorrichtungen bekannt, die bei einer Druckerhöhung im.
Innern des Transformatorkessels zum Ansprechen kommen sollen,
aber
.diese haben den Nachteil, daß die Änderung der Olstandshöhe im Ausdehnungsgefäß
oder Änderungen des äußeren Luftdruckes auf die Ansprechempfindlichkeit der Schutzvorrichtung
Einfluß haben. Um solche Einflüsse auszuschalten, ist auch bereits eine Anordnung
bekannt, die in einem abgeschlossenen@ Transformatorkessel angewendet wird, der
nur teilweise mit Öl gefüllt ist. In dem Luftraum über dem Ölspiegel ist ein Federungskörper
angeordnet, der durch eine enge Bohrung in der einen stirnseitigen Abs.c.hlußplatte
bei langsamen Druckschwankungen keine merklichen Druckunterschiede zwischen dem
inneren Raum des Federungskörpers und seiner äußeren Umgebung entstehen läßt. Bei
plötzlichen Druckerhöhungen im Luftraum des Transformatorkessels wird der Federungskörper
vorübergehend axial zusammengedrückt, bevor der Druckausgleich durch die enge Bohrung
des Federungskörpers erfolgt sein kann. Diese Anordnung ist aber für ihre Wirkungsweise
an die Voraussetzung geknüpft, daß der Federungskörper in einem nur teilweise gefüllten,
luftdicht abgeschlossenen Kessel verwendet wird, weil die Vorrichtung unter Öl versagt,
da Öl im Gegensatz zu Luft nicht zusammendrückbar ist.
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Zur Beseitigung .der genannten Nachteile wird nun gemäß der Erfindung
bei einer Schutzvorrichtung für flüssigkeitsisolierte elek; trische Geräte, insbesondere
Transformatoren, bei der durch Gasentwicklung eine plötzlich auftretende Drucksteigerung
oberhalb einer vorher festgesetzten Mindestgeschwindigkeit der Steigerung ausgelöst
wird, ein Gefahrsignal oder die Abschaltung des Gerätes durch eine vom Bewegungsunterschied
zweier gleichartiger, der Drucksteigerung aber verschieden rasch folgender beweglicher
Glieder abhängige Auslösevorrichtung erreicht. Diese neuartige Schutzvorrichtung
ist von den Mängeln der bekannten Anordnungen, die vorhin b@eschrieben wurden, frei.
Man kann sie ohne Nachteil derart am Transformatorkessel, z. B. am Deckel des Kessels,
anbringen, d.aß sie der äußeren Einwirkung des Luftdruckes ausgesetzt sind. Als
bewegliche Glieder können sich dehnende oder verkleinernde Hohlkörper dienen, die
mittels auf ihnen angeordneten Kontakten oder mechanisch eine Schaltung oder ein
Signal oder beides auslösen, oder es können Quecksilbersäulen sein, deren Bewegungen
bei: plötzlich auftretenden Drucksteigerungen verschieden sind und zu einer Kontaktbetätigung
führen.
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Es kommt also darauf an, daß bei Gberdruckänderungen zwei Bewegungen
ungleich rasch erfolgen, sofern de Druckänderung plötzlich auftritt, und daß durch
ungleich rasche Bewegungen zwei Kontaktteile einander sich nähern. oder daß zwei
bewegliche Teile differential auf ein gemeinsames Glied einwirken, das eine elektrische
Kontaktgabe oder einen mechanisch auszulösenden Schalt-oder Signalvorgang betätigt.
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Eine möglichst sichere und geben äußere Störungen geschützte Anordnung
erhält man dadurch, daß man die Druckmeßeinrichtung in- den Deckel des. Kastens
versenkt einbaut, der den Ölbehälter des Transformators o. dgl. oder eines mit diesem
in Verbindung stehenden Ölkastens schließt, so daß die Drwckmeßcinrichtung nicht
über .die äußere Begrenzungsfläche des Deckels hervorsteht.
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Die Erfindung ist in den Figuren beispielsweise näher erläutert.
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In Fig. i ist durch i der Ölkasten eines elektrischen Anlageteiles.
z. B. eines Transformators, angedeutet. Auf dem Deckel a dieses Kastens i sind zwei
Federdo-en 3 und .l aufgesetzt, deren Innenraum mit dem Ölinhalt des Kastens i in
Verbindung steht. Es ist hierbei nicht von Bedeutung, ob sich in den Dosen 3 und
q. Luft oder Gas ansammeln kann oder ob sie vollständig mit Flüssigkeit gefüllt
sind.
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Die Dose 3 ist durch eine enge Öffnung 5. die Dose 4. dagegen durch
.eine weite öffnung 6 mit dem Öl des Transformatorkastens i verbunden. Bei: langsamen.
Drucksteigerungen sarecken sich die Dosen 3 und q. gleich schnell in .axialer Richtung
aus, während bei plötzlichen Drucksteigerungen der öldurchfluß durch die enge öffnuing
5 langsamer vor sich geht als durch die weite Öffnung 6. Die Folge davon ist, daß
bei plötzlichen Drucksteigerungen die Streckung der Dose .l zeitlich der der Dose
3 vorauseilt. Dies. hat zur Folge, d.aß eine auf diese beiden Dosen aufgesetzte
1 Quecksilberschaltröhre 7 nach rechts gekippt wird, wodurch in der Röhre ein dlektrischer
Stromkreis geschlossen wird.
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Eine Abwandlung dieser Vorrichtung ist in Fig. z dargestellt. Die
beiden Federdosen 3 1 und q. sind auf dem Kastendeckel a aufgesetzt. haben aber
beide- gleich weite Öffnungen. In den Öffnungen sind aber Nuten oder Stege 9 angebracht.
Man kann nun den ölzufluß zu der Federdose 3 ,dadurch im Vergleich zur Dose ,a.
verlangsamen, daß eine Kugel io durch :eine leichte Feder i i von unten gegen die
Öffnung der Federdo1se ; angedrückt wird. Infolge der Nuten "oder Stege 9 wird dann
diese Öffnung nicht ganz, aber größtenteils geschlossen. Die Kugel kann so leicht
sein, daß sie durch ihren natürlichen Auftrieb sich gegen die Öffnung der Federdose
3 andrückt, so daß die Feder i i nur zur Sicherung vorgesehen ist.
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Zwischen .der Ausführungsform nach Fig. i und nach Fig. 2 ergibt sich
ein Unterschied
in .der Wirkungsweise. Die Federdose 3 gemäß Fig.
i ist sowohl bei Drucksteigerungen wie auch bei plötzlichen Druckabsenkungen langsamer
Aals die Federdose q.. Bei der Anordnung nach Fig. 2 dagegen stellt sich die Federdo1s:e
3 bei Druckabsenkungen genau so schnell auf den neuen Druck ein wie die -Dose
q., weil die Kugel i o nur das Einströmen der Flüssigkeit in die Federdosie 3, nicht
aber -auch das Ausströmen :aus dieser Dose verlangsamt.
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In Fig.3 ist der Einbau einer druckempfindlichen. Kontakteinrichtung
in den Transformatordeckel in versenkter Anordnung wiedergegeben. Die Druckmeßdosen
3 und q. befinden :sich meinem Topf 15, der meine entsprechend große Aussparung
des Deckels 2 eingesetzt ist. Der Topf 15 ist seinerseits durch einen Deckels 16
mit je einer Öffnung für zwei: Kontaktstangen 17 und 18 :abge; schlossen.
Wenn sich die Federdose q. plötzlich streckt, während die Federdose 3 diese Bewegung
nicht gleichzeitig @ebenfalls- ausführt, kommt es zu einer Köntaktgab:e zwischen
den Kontakten auf den Stangen 17 und -18.
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Die in Fig.3 wiedergegebene Anordnung, bei der das Inniere der Federdosen
3 und q. wie bei der Ausführung nach Fig. i mit dem Ölinhalt des Kessels i in Verbindung
steht, kann in der Weise abgeändert werden, daß die Federdosen. nach - der atmosphärischen
Luft, d. h. also nach -oben, offen sind, gegenüber .dem Ölinhalt aber verschlossen
sind. Die Öffnung des Doseninneren nach der Luft wird dabei wiederum ungleich ausgeführt,
so daß die ,eine Dose mit der Luft durch einen breiten Luftweg, die -andere dagegen
nur durch Beinen engen Luftweg Verbindung hat.
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Fig: q. zeigt lediglich eine andere AnoTdnung der Kontaktvorrichtung.
Durch zwei Stangen 21 und 22, die je mit einer Federdose 3 und q. . verbunden sein
können, wird ein zweiarmiger Hebel bewegt. Der linkeArm 23 des Hebels ist am Kopf
der Stange 21 und am Kopf der Stange 22 drehbar befestigt. Der senkrechtnachobengerichtee-zweiteHeb;elarin
24 bleibt in seiner senkrechten Lage, solange dieStangen 2 i oder 2,2 sich um das
gleiche Maß auf- oder abbewegen.Wenn.aber die Stange 21 sich stärker nach oben bewegt
als die Stange 22, kippt .dadurch der Arm 24 nach rechts und trifft auf :eine Gegenkontaktschiene
25, wodurch ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird. Grundsätzlich können.
die beiden Druckmesser, wie z. B. die beiden Federdosien 3 und q., auch mechanisch
wirken, indem sie die Sperrklinke eines Schalters oder seines Schützes zurückstoßen.
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In Fig. 5 erfolgt die Druckmessung durch zwei U-förmig gebogene Rohre
26 und 27, .die teilweise mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Quecksilber,
gefüllt sind. Auf den Quecksilbersäulen im offenen Schenkel der gekrümmten Rohre
kann je ein Schwimmer mit einem Kontaktarm angeordnet sein, so daß bei ungleicher
Höhe des Flüssigkeitsstandes in den offenen Schenkeln der beiden Rohre 26 und
27 eine Kontaktgabe zustande kommt. -Auch hierbei wird die Einstellung der
einen Flüssigkeitssäule gegenüber der anderen derart verlangsamt, daß sich bei plötzlichen
Drucksteigerungen ein ausreichender Höhenunterschied der beiden Schwimmer ergibt.
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Eine bekannte mechanische Druckmeßeinrichtung, bei .der ein gekrümmtes
Rohr unter der Wirkung des inneren Überdruckes sich streckt, ist gemäß Fig.6 benutzt,
indem ein erstes Federrohr 3o mittels einer Stange 31 einen Kontaktarm 32 bewegt,
während in gleichem Sinne ein zweites Federrohr 33 mittels einer Übertragungsstange
3q. einen Kontaktarm 35 bewegt. Bei-ungleicher Größe :der Streckung der Federrohre
30 und 33 kommt es zu einem Kontaktschluß zwischen 32 und 35.
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Die weiter oben schon erwähnte Ausführungsform der Erfindung mit nach
der Luftseite offenen Federdosen ist in Fig.7 beispielsweise dargestellt. Darin
bedeuten 2 wie in Fig.3 den Deckel eines Transfo@rmat:orkessels und 16 den oberen
Ab@schlußeiner Öffnung im Transformatordeckel, -die zum Einsetzen zweier Federungskörper
3 und ¢ dient. Die Öffnung 36 der Dose ¢ nach der Luftseite ist sehr weit, die Öffnung
37 der Dase 3 :dagegen eng. Beide Federungskörper stehen gleichermaßen unter der
Einwirkung einerseits des Luftdrucks und .andererseits des Öldrucks, so daß diese
im wesentlichen ruhenden Einflüsse ohne Einflüß auf die Schließung :des Kontaktpaares
38 sind. Nur ein Druckstoß im Öl kann dieses. Kontaktpaar schließen.