DE744707C

DE744707C - 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

Info

Publication number: DE744707C
Application number: DES141732D
Authority: DE
Inventors: Venable Emerson
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1939-07-26
Filing date: 1940-07-21
Publication date: 1944-06-08

Description

Überwachungseinrichtung für elektrische Maschinen und Apparate, die auf die im Störungsfall durch Lichtbogenbildung frei werdenden gasförmigen oder flüssigen Zersetzungsprodukte von mit halogenierten Kohlenwasserstoffen isolierten elektrischen Apparaten anspricht Zusatz zum Patent 691 731 In dem Patent 691 731 ist eine Überwachungseinrichtung für elektrische Maschinen und Apparate beschrieben, ,die auf die im Störungsfall durch Lichtbogenbildung frei werdenden gasförmigen oder flüssigen Zersetzungsprodukte von mit halogenierten KohlenwasserstofEen isolierten elektrischen Apparaten anspricht.
Bei dieser Einrichtung sind in einem Überwachungsstromkreis auf festem Isolierstoff Organe, z. B. zwischen zwei Elektroden angeordnete Schichten aufgebracht, die unter der Einwirkung der Zersetzungsprodukte sowohl eine chemische Umwandlung els auch eine Änderung ihrer elektrischen Widerstände erfahren, wobei das Organ im Überwachungsstromkreis aus einer zwischen zwei Elektroden angeordneten, auf einem Träger aus festem Isolierstoff aufgebrachten Schicht besteht.
Es sind Einrichtungen zum Aufdecken von Schäden- im Innern von Öltransformatoren, bei denen mit Hilfe des .durch den Schaden erzeugten Gases, .das an einer Sammelstelle mit einem Körper zusammentrifft und mit diesem eine Reaktion eingeht, bekannt. Ferner sind auch Schutzeinrichtungen bekannt. bei :denen die Wider standsänderung eines in Öl liegenden Leiterstückes zur Anzeige ausgenutzt wird, die sich ergibt, wenn das betreffende Leiterstück .durch die aufsteigenden Gase freigelegt wird. Eine gleichzeitige chemische Umwandlung und eine. Änderung der elektrischen Widerstände betrefien diese bekannten Einrichtungen also nicht. Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Überwachungseinrichtung nach Patent 6g1;31 so zu verbessern, daß .das Entstehen der Zersetzungsgase im Apparatinnern und damit entstehende Schäden frühzeitig nach außen angezeigt werden.
Erfindungsgemäß besteht die Schicht 7wischen den Elektroden aus T:Ietalloxy den von hohen Ohmschen Widerständen. Vor allem sind hierzu Metalloxyde geeignet, deren Metalle in die Gruppe der Atomzahlen 24 bis 30 einschließlich und 42 bis 48 einschließlich gehören.
An Hand der Zeichnung, die in Fig. s eine beispielsweise Ausführung der Schutzeinrichtung und in Fig.2 ein Schaubild der Ansprechempfindlichkeit der Schutzeinrichtung zeigt, soll die Erfin.dun.g näher erläutert werden: In Fig.i ist mit 1o eine Trommel bezeichnet, die aus Isolierstoff, z. B. aus Porzellan, Holz o. dgl. besteht. Auf dieser sind zwei Kupferdrähte i i und 12, die als Elektroden dienen, im Abstand voneinander als Doppelschraube aufgewickelt. Um die Elektroden in ihrer richtigen Lage an der Trommel zu halten, sind sie in der Nähe der beiden Trommelstirnseiten durch°Üftnungen 13 geführt. Die unteren Drahtenden sind dabei gleichsam als Ösen um die untere Trommelkante lierumbebogen, die oberen Drahtenden der Elektroden dagegen sind lediglich -nach aufwärts gebogen, uni sie als Klemmen für den Anschluß einer auf der Zeichnung nicht weiter dargestellten Signal- oder Abschalteinrichtung verwenden zu können. Damit die einzelnen Drahtlagen der Elektroden auf der Trommel unbedingt fest und unverrückbar in ihrer gegenseitigen Lage verbleiben, kann unter Umständen der Trommelkörper mit Nuten oder- Hohlkehlen versehen sein, in die dann die Elektroden i i und 12 eingelegt werden. Zur Abstandshaltung kann auch Isolierstoff, beispielsweise eine Baumwollschnur 14, zwischen die Windungen der Elektroden eingelegt werden. 15 ist eine auf die Außenfläche der Baumwollschnur sowie der Elektroden aufgebrachte Schicht eines Metalloxyds. Wenn keine Baumwollschnur vorhanden ist, kann selbstverständlich die Metalloxydschicht auch unmittelbar auf dem Isolierzylinder 1o vorgesehen sein, auf dem dann die Elektroden aufliegen und so miteinander in Verbindung stehen.
Als Metalloxyde kommen nur solche in Frage, die einen hohen Ohmschen Widerstand haben, sich aber bei Berührung xnit :den Zersetzungsgasen, die in den als Diel,ektrikurn verwendeten chlorierten Kohlenwasserstüttc°n ; sich bilden, eine chein.ische Umwandlung erfahren und dadurch zu einem guten elektrischen Leiter werden, der den von einer Elektrode zur anderen gestatt;@t.
Für die gebräuchlichsten unbrennbaren Dielektriken, wie Äthyltetrachlorbenzin, _lt@vlpentachlorbenzin, chloriertes Diplienyl, lasse:i sich besonders zweckni:ißigetalloxvcfe verwenden, deren Metalle Atomzahlen von 2.4 bis 30 einschließlich und a,a bis d8 einschließlich haben. Demnach kommen in Frage: Eisen-, Kobalt-, Nickel-, Zink-, hulifer-, 1lolvbdI-in-und Kadniitnnoxyd. Vor allem eignet sich Zinkoxyd für den vorgesehenen Zweck. Dieses wird in Form einer streich- oder spritzfähigen Lösung, die aus -to- Zinkoxyd uii,l i 2o ccin Aceton hergestellt ist, aufgebracht. Zur Erzielung einer besseren Hafti:ilii-keit kann der Lösung Lack zugesetzt werden. Dz dieser aber die Einpfindliclikeit des verwendeten Metalloxyds verschlechtert, kann zur Empfindlichkeitserhöhung Pulver von leitenden Stoffen, z. B. Aluminium-, Kupfer- oder Graphitpulver, zugesetzt werden.
ach dein Auftrag der 1letalloxvdschicht, N N z. B. Zin.hoxyflscliicht, m-uß dies: etwa i(3 Stundr bei einer Temperatur von 8o bis cio' C getrocknet werden. Während des Auftragens mini eine gute, gleichm:ißige Durchmischung vier L;'isung durch ständiges Umrühren erfolgen, da Zinkoxyd sich in Aceton schnell setzt.
Im praktischen Betrieb hat sich lierausgrstellt, daß der Abstand der Elektroden sich nach der Spannung der Stromkreise richtet, an die die Elelzti-orl,en und die Signal- oder Abschalteinrichtung angeschlossen sind. Bei einem Netz von 220V erwies sich für die Elektroden ein Abstand von 1,27 mm und bei einem i2o-V-Netz ein Abstand von o,51 mm a's güi;stig. Zur Einhaltung dieser genauen Abstände kann eines oder beide der oben angegebenen Mittel, nämlich das Einlegen einer Baumwollschnur und das Auskehlen der Isolierzylinder, gewählt werden.
Prüfungen haben ergeben, daß bei einem Anschluß an ein 22o-@-Netz und einem Elektrodenabstand von 1,2; mm die Durchschlagsfestigkeit der Schutzeiririehtung 2(-)oo V beträgt, wenn die Anordnung in das Ditlel@trikum eingesetzt ist und dernnacli feucht ist. 19oo V Durchscliligsspannung ergab sich dagegen bei aus dem Dielektrikum herausgenommener, also trockener Anordnung. Bei dein Anschluß der Einrichtung an ein 12o-V-NTetz bei o,51 mm Elektrodenabstand sind die entsprechenden Werte i-oo und )So V.
Die Empfindlichkeit der Schutzeinrichtung hängt in weitem Maße von der erzeugten Gasinenge und Gaskonzentration ab. Schlüsse auf die Empfindlichkeit der Anordnung läßt die iii Fig. :a dargestcllt;@ Kurve zu, die bei einer an 22o V angeschlossenen Einrichtung bei verschiedenen Gaskonzentrationen in Luft aufgestellt wurde. Die Ordinate gibt :die Ansprechzeit in Sekunden an, die Abszisse den Prozentsatz von. Gas in Luft. Greift man ein Beispiel heraus, bei dem eine Ansprechzeit von io Sekunden angenommen ist, dann findet man, daß bereits ein 9°/oiger Gasgehalt in Luft ausreicht, um die Anordnung zum Ansprechen zu bringen. Dieser Gasgehalt ist also hinreichend, u.in das Zinkoxyd derart chemisch umzuwandeln, daß dieses ein guter elektrischer Leiter wird und dadurch so viel Strom von einer Elektrode zur anderen fließen läßt, daß die angeschlossene Signal- oder Abschalteinrichtung ausgelöstowird.
Die Schutzeinrichtung ist für mit nicht brennbaren Dielektri.ken gefüllte elektrische Apparate sehr vorteilhaft. Einersdits deshalb, weil sie sehr einfach und billig in der Herstellung ist, und andererseits, weil sie klein ausfällt und so im Apparateinnern ohne weiteres untergebracht werden kann, ohne daß dazu zusätzlicher Raum benötigt wird. Weiterhin günstig ist, daß für die Meldung der Gasentstehung im Innern keine beweglichen Durchführungsstücke durch. die Behälterwände erforderlich sind, die zu Dichtungsschwierigkeiten Anlaß geben können. Da die Ansprechempfindlichkeit der Anordnung sehr stark von der entwickelten Gasmenge abhängig ist, spricht sie bei plötzlicher, heftiger Gasentwicklung, also starker Gaskonzentration, schneller an als bei langsamer Gasentwicklung. Diese Eigenschaft der Anordnung ist insofern wertvoll, als größere Störungen mit großer Gasentwicklung unbedingt schnell zur Anzeige kommen, dagegen kleine Störungen tnit nur vorübergehender Gasentwicklung unter Umständen nicht angezeigt werden. Auch für die Umgebung, insbesondere für das Bedienungspersonal, ist die Anordnung von besonderer Wichtigkeit, weil diese durch ausströmende Gase nicht mehr gefährdet werden können, da - bereits, bevor noch das Ausströmen der Zersetzungsgase ins Freie erfolgt, die Signal- oder Abschalteinrichtung anspricht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE i. Überwachungseinrichtung für elektrische Maschinen und Apparate, die auf die im Störungsfall durch Lichtbogenbildung frei werdenden gasförmigen oider flüssigen Zersetzungsprodukte von mit hälogenierten Kohlenwasserstoffen isolierten elektrischen Apparaten anspricht und bei der in einen Überwachungsstromkreis Organe eingeschaltet sind, die unter der Einwirkung .der Zersetzungsprodukte sowohl eine chemische als auch eine Änderung ihrer elektrischen Widerstände erfahren, wobei das Organ im überwachungsstromkreis aus einer zwischen zwei Elektroden angeordneten, auf einem Träger aus festem Isolierstoff aufgebrachten Schicht besteht, nach Patent 691 731, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (15) zwischen den Elektroden (11, 12) aus Metalloxyden von hohen Ohmschen Widerständen besteht, insbesondere aus Metalloxyden, deren Metalle in die Gruppe der Atomzahlen 24 bis 3o einschließlich und 42 bis 48 einschließlich gehören.
2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxydschicht eine Zinkoxydschicht (i5) aufgebracht ist.
3. Überwachungseinrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxyd, insbesondere Zinkoxyd in Form .einer flüssigen, streich-oder spritzfähigen Lösung, bei der das Zinkoxyd in Aceton in Schwebe gehalten wird, aufgebracht und zweckmäßig bei einer Temperatur von 8o bis 9o° C getrocknet wird.
4. Überwachungseinrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zinkoxydlösung eine Mischung aus 40 g Zinltol,c@d und i2o ccm Aceton verwendet wird.
5. Überwachungseinrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinkoxydlösung Lack beigemengt ist.
6. Überwachungseinrichtung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 'der Zinkoxydlösung außer Lack noch ein leitendes Pulver, insbesondere Aluminium-, Kupfer- oder Graphitpulver, beigemischt ist.
7. Überwachungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierstoff in dem -Raum zwischen den Elektroden (ii, i2) eine Baumwollschnur (14) eingelegt ist, die mit der Metalloxydschicht (15) versehen ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .... Nr. 492 419, 691 731; Schweizer Patentschrift 127 119-