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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.