DE755958C

DE755958C - Protection device for completely closed electrical machines and devices, especially for transformers

Info

Publication number: DE755958C
Application number: DES143863D
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Hurrle
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1941-02-05
Filing date: 1941-02-05
Publication date: 1954-03-29

Description

Schutzvorrichtung für vollständig abgeschlossene elektrische Maschinen und Geräte, insbesondere für Transformatoren Gegenstand der Erfindung ist eine Schutzvorrichtung für vollständig abgeschlossene elektrische Maschinen und Geräte, insbesondere für Transformatoren, deren Behälter reit Isolierflüssigkeit gefüllt sind, die mit der Außenluft nicht in Berührung kommen darf. Betriebsmäßig arbeiten derartige Geräte je nach ihrer Erwärmung mit einem mehr oder minder großen Überdruck. Bei den verschiedenen Belastungsfällen stellt sich bekanntlich im Behälterinnern stets ein ganz bestimmtes Temperatur- und Druckverhältnis ein. Solange der Betrieb nicht gestört ist, entspricht demnach einer bestimmten Temperatur stets ein ganz bestimmter Druck. Da mit der Temperatur auch der Druck sich gleichzeitig ändert, entspricht einer bestimmten Leistungsangabe, d. 1r. Erwärmung, jeweils ein ganz bestimmter Druck. Gleichgültig ist dabei, ob die Last gesteigert oder ob sie gesenkt wird. Anders ist es aber, wenn eine Störung auftritt, beispielsweise dann, wenn das Gerät sein Druckverhältnis dadurch ändert, daß infolge eines Lecks im Behälter Isolierflüssigkeit ausströmt oder Gas eines beispielsweise über der Isolierflüssigkeit angeordneten Gaspolsters entweicht. In diesem Fall bleibt die Temperatur auf dem dem Belastungsfall entsprechenden Wert, während dagegen der Druck entsprechend der Menge des ausgeflossenen Isoliermittels sich allmählich vermindert. Dieser Druckabfall kann bei stärkerer Beschädigung rasch, bei schwachem Lecken aber sehr langsam vor sich gehen. Für das Gerät bedeutet jede Verschiebung des Temperatur-Druck-Verhältnisses eine Gefahr. Aufgabe der Erfindung ist es daher; eine Vorrichtung zu schaffen, mit der jede Änderung und Verstimmung des Temperatur-Druck-Verhältnisses gegenüber dem ungestörten Betriebsfall nach außen hin angezeigt oder gemeldet werden kann. Dabei soll diese beim Auftreten geringer Undichtheiten, d. h. bei in längerem Zeitraum langsam vor sich gehendem Druckabfall, eine Warnung, bei starkem Lecken dagegen sofortige Abschaltung veranlassen. Dagegen darf die Schutzvorrichtung nicht ansprechen bei durch reine Belastungsänderung bedingten langsamen oder auch raschen Druck- und Temperaturschwankungen.Protective device for completely enclosed electrical machines and devices, especially for transformers. The invention relates to a protective device for fully enclosed electrical machines and devices, especially for Transformers whose containers are filled with insulating liquid that is filled with the Outside air must not come into contact. Such devices work operationally depending on their heating with a more or less large overpressure. With the different It is well known that there is always a very specific load case inside the container Temperature and pressure ratio. As long as the operation is not disturbed, corresponds therefore, at a certain temperature, there is always a certain pressure. Since with the Temperature also the pressure changes at the same time, corresponds to a certain Power specification, d. 1r. Warming, each with a very specific pressure. Indifferent determines whether the load is increased or whether it is reduced. But it is different when a fault occurs, for example when the device has its pressure ratio changes in that insulating liquid flows out as a result of a leak in the container or gas from a gas cushion arranged, for example, above the insulating liquid escapes. In this case the temperature remains at the value corresponding to the load case, while, on the other hand, the pressure corresponds to the amount of the leaked insulating agent gradually diminishes. In the event of severe damage, this pressure drop can quickly, in the case of weak licking, however, proceed very slowly. For the device, each means Shift in the temperature-pressure relationship is a danger. Object of the invention it is therefore; to create a device with which every change and detuning the temperature-pressure ratio compared to the undisturbed operating case to the outside can be displayed or reported. This should be lower when it occurs Leaks, d. H. if the pressure drops slowly over a longer period of time, a warning, in the event of severe leakage, however, initiate an immediate shutdown. Against it The protective device must not respond in the event of a pure change in load slow or rapid pressure and temperature fluctuations.

Mit den bisher bekannten, für mit Isolierflüssigkeit gefüllten Geräten bestimmten Schutzeinrichtungen, die über ein Drosselventil mit einem Ausdehnungsgefäß und mit der Außenluft verbunden sind und bei denen in einer besonders vorgesehenen Druckkammer einmal der rein statische Druck der je nach dem Belastungszustand des Transformators verschieden hohen ölsäule im Ausdehnungsgefäß und weiterhin der durch die Belastungsänderung und damit sich ergebenden "Volumenänderung am Drosselventil entstehende Staudruck gemessen wird, kann diese Aufgabe nicht gelöst «erden.With the previously known devices filled with insulating liquid certain protective devices that have a throttle valve with an expansion tank and are connected to the outside air and where in a specially provided Pressure chamber once the purely static pressure depending on the load condition of the Transformer with different heights of oil column in the expansion tank and continues through the change in load and the resulting change in volume at the throttle valve the resulting dynamic pressure is measured, this task cannot be solved «.

Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck eine Schutzvorrichtung vorgesehen, bei der außer dem Druck, beispielsweise durch Kontaktmanometer, auch die Temperatur, beispielsweise durch Kontaktthermometer, des Behälterinnenraumes überwacht wird und die Meßorgane mittels ihrer Kontakte je einen Widerstandszweig einer Brückenschaltung steuern, so daß beim Abweichen von dem der jeweiligen Belastung zugehörigen Temperatur- und Druckzustand eine Verstimmung der Brücken eintritt und ein im Diagonalzug der Brücke liegendes Vergleichsgerät einen Signal- oder Abschaltkreis einschaltet.According to the invention, a protective device is provided for this purpose, at which in addition to the pressure, for example by means of a contact manometer, also the temperature, for example by contact thermometer, the container interior is monitored and the measuring elements each have a resistance branch of a bridge circuit by means of their contacts control, so that if there is a deviation from the temperature and pressure state a detuning of the bridges occurs and a diagonal pull of the A jumpered comparison device switches on a signal or switch-off circuit.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung.The drawing shows a schematic representation of an embodiment the protection device according to the invention.

Der Kessel eines Transformators i enthält den aktiven Transformatorteil 2 und die Isoliermittelfüllung 3 und ist durch den Deckel .I vollkommen dicht gegen die Außenluft abgeschlossen. Der dichte Abschluß ist in manchen Fällen unerläßlich, insbesondere dann, wenn eine Isoliermittelfüllung benutzt ist, die durch Luftsauerstoffzutritt verschlechtert oder zerstört werden kann, wie dies beispielsweise bei den chlorierten Kohlenwasserstoffen der Fall ist.The tank of a transformer i contains the active transformer part 2 and the insulating material 3 and is completely tight against the cover .I the outside air closed. The tight seal is essential in some cases, especially if an insulating material filling is used, which is caused by the ingress of atmospheric oxygen can be deteriorated or destroyed, as is the case, for example, with the chlorinated ones Hydrocarbons is the case.

Um mit Bestimmtheit keine Luft in das Kesselinnere hineingelangen zu lassen, steht der Kessel im ausgeschalteten, d. h. kalten Zustand bereits unter geringem Überdruck. Mitunter verfährt man so, daß man über dem Isolierölspiegel ein Gaspolster 5 aus inertem Gas vorsieht, das das Iolieröl nicht angreift.So that no air can get into the inside of the kettle with certainty to leave, the boiler is in the switched off, d. H. cold state already under low overpressure. Sometimes one proceeds in such a way that one is above the insulating oil level provides a gas cushion 5 made of inert gas which does not attack the Iolieröl.

Ein mehrere Anzapfungen aufweisendes Kontaktthermometer 6 ist zusammen mit einem ebenfalls mehrere Anzapfungen aufweisenden Kontaktmanometer 7 dicht im Kesseldeckel q. eingesetzt. Das untere Ende des Kontakttliermoineters taucht in das Isolieröl s ein. Mit seinen Kontaktanschlüssen ist das Thermometer an einen gestuften Schaltwiderstand 8 und das '-\-Ianometer an einen entsprechenden Schaltwiderstand 9 angeschlossen. Diese Widerstände sind in Parallelschaltung mit einer Spannungsquelle io verbunden, die die aus den genannten Schalt-,viderständen 8, 9 sowie den festen. beliebig großen Widerständen i i und einem eine Signal- oder Abschalteinrichtung steuernden Vergleichsgerät 12 bestehende Meßbrücke speist.A contact thermometer 6 having several taps is combined with a contact manometer 7, which also has several taps, tightly in the Boiler lid q. used. The lower end of the Kontakttliermoineter dips into the insulating oil s a. With its contact connections, the thermometer is connected to a stepped switching resistor 8 and the '- \ - ianometer to a corresponding switching resistor 9 connected. These resistors are connected in parallel with a voltage source io connected, which consists of the mentioned switching, v resistors 8, 9 and the fixed. arbitrarily large resistances i i and a signal or disconnection device controlling comparison device 12 feeds existing measuring bridge.

Die einzelnen Stufungen der Widerstände 8 und 9 und die Lage der Kontakte der beiden Meßorgane 6 und 7 wählt man durch Eichung so, daß im störungsfreien Betrieb einem bestimmten Temperaturpunkt ein ganz bestimmter Druckpunkt entspricht, d. h. also, daß bei einem bestimmten Temperatur-Druck-Verhältnis beide Organe gleichzeitig Kontakt machen, so daß keine Differenzspannung in der Brücke fließt und das Vergleichsgerät 12 keine Spannung erhält. Es empfiehlt sich, die Schaltwiderstände so zu unterteilen, daß die Teilwiderstände von A nach B hin zunehmen, d. h. daß im oberen Temperatur- bz«-. Druckbereich kleinere Teilwiderstände angeordnet sind. Die obersten Kontakte der Geräte können ungefähr den Betriebsverhältnissen bei Maximalleistung entsprechen. Die Kontaktzahl läßt sich je nach dem Verwendungszweck beliebig verändern.The individual steps of the resistors 8 and 9 and the position of the contacts of the two measuring elements 6 and 7 are selected by calibration so that a certain temperature point corresponds to a certain pressure point in trouble-free operation, ie that at a certain temperature-pressure ratio both organs make contact at the same time, so that no differential voltage flows in the bridge and the comparison device 12 receives no voltage. It is advisable to subdivide the switching resistors in such a way that the partial resistances increase from A to B , ie that in the upper temperature or «-. Pressure area smaller partial resistances are arranged. The top contacts of the devices can roughly correspond to the operating conditions at maximum power. The number of contacts can be changed as required depending on the intended use.

Die Wirkungsweise der Schutzvorrichtung ist folgende: `'Wird das Gerät eingeschaltet, dann steigt die Temperatur im Isoliermittel 5 mit der Belastung. Das Isoliermittel dehnt sich aus und vergrößert. da der Kessel vollkommen dicht verschlossen ist, den Behälterdruck. Das Thermometer 6 gibt die herrschende Temperatur und das Manometer 7 den vorhandenen Druck an. Beide Meßorgane steigen gleichzeitig in dem gegebenen Verhältnis ihrer Eichung und erreichen demnach stets gleichzeitig die einem bestimmten Temperatur-Druck-Verhältnis zugeordneten Kontakte. Ist dies der Fall, dann sind die eingeschalteten Teilwiderstände 8, 9 stets gleich groß. In der Brücke tritt also keine Spannungsdifferenz auf. Das Vergleichsgerät 12 bleibt also stromlos.The mode of operation of the protective device is as follows: 'If the device switched on, then the temperature in the insulating means 5 increases with the load. The isolating agent expands and enlarges. because the boiler is completely tight is closed, the container pressure. The thermometer 6 gives the prevailing temperature and the pressure gauge 7 indicates the existing pressure. Both measuring organs rise at the same time in the given ratio of their calibration and accordingly achieve always at the same time the contacts assigned to a specific temperature-pressure ratio. If this is the case, the switched-on partial resistances 8, 9 are always the same great. So there is no voltage difference in the bridge. The comparison device 12 therefore remains de-energized.

Sinkt nun infolge einer Störung, beispielsweise eines Behälterlecks, der Druck im Kessel, so wird die Manometereinstellung verändert, während die Thermometereinstellung auf dem der jeweiligen Belastung entsprechenden Kontakt stehenbleibt, d. h. beide Organe stehen nicht mehr auf einander zugeordneten Kontakten. Damit wird am Widerstand 9 ein Teilwiderstand mehr eingeschaltet und damit die Brücke verstimmt. Das Vergleichsgerät 12 liegt nunmehr an Spannung und betätigt die Signal- oder Abschalteinrichtung.If it now drops as a result of a malfunction, for example a container leak, the pressure in the boiler, the manometer setting is changed while the thermometer setting remains on the contact corresponding to the respective load, d. H. both Organs no longer rely on contacts assigned to one another. This is the resistance 9 switched on a partial resistance and thus detuned the bridge. The comparison device 12 is now connected to voltage and actuates the signaling or disconnection device.

Bei langsamem Druckabfall, also geringen Undichtigkeiten, erfolgt zunächst eine geringe Verstimmung des Brückenkreises, während bei starkem Lecken des Behälters sofort eine starke Verstimmung des Brückenkreises eintritt. Dementsprechend. liegt am Vergleichsgerät i2 eine kleinere oder größere Spannung. Das Vergleichsgerät i2 ist so ausgebildet, daß bei Anlegen einer geringen Spannung der Kontakt eines Warnkreises, bei Auftreten einer höheren Spannung der Kontakt für den Abschaltkreis und Warnkreis geschlossen wird. Der besondere Vorteil liegt darin, daß kleine Undichtheiten praktisch sofort gemeldet werden und gegebenenfalls Abhilfe vor dem Ansaugen von Luft und damit Zersetzen der Isolierflüssigkeit möglich ist.In the event of a slow pressure drop, i.e. minor leaks, takes place initially a slight detuning of the bridge circle, while heavy licking of the container, a strong detuning of the bridge circuit occurs immediately. Accordingly. is there a lower or higher voltage at the comparison device i2. The comparison device i2 is designed so that when a low voltage is applied, the contact of a Warning circuit, if a higher voltage occurs, the contact for the shutdown circuit and the warning circuit is closed. The particular advantage is that small leaks can be reported practically immediately and, if necessary, remedial action before sucking in Air and thus decomposition of the insulating liquid is possible.

Die Schutzvorrichtung ermöglicht es also, alle Störungen im Temperatur-Druck-Verhältnis eines vollkommen geschlossenen Behälters zuverlässig anzuzeigen. Zusätzlich können sowohl das die Temperatur wie auch das den Druck überwachende Meßorgan mit den an sich bekannten Maximalauslösekontakten versehen werden.The protective device thus makes it possible to eliminate all disturbances in the temperature-pressure relationship reliably display a completely closed container. In addition, you can both the temperature and the pressure monitoring measuring element with the known maximum trip contacts are provided.

Für den Fall, daß eines der beiden Organe etwas nachhinkt, das Auflaufen auf die Kontakte also nicht ganz genau gleichzeitig erfolgt, kann durch geeignete Wahl und Unterteilung der Schaltwiderstände und Lage der Kontakte ein Ausgleich geschaffen werden, ohne daß bei diesen kleinen Verschiebungen eine Warnung oder Abschaltung eintritt. Durch Versuche ist eine solche Eichung unschwer auszuführen. Die Schutzvorrichtung bietet nicht nur für elektrische Geräte einen zuverlässigen Schutz, sondern sie läßt sich darüber hinaus mit Vorteil . auch bei allen anderen, vollkommen dicht geschlossenen Behältern verwenden, deren Gas- oder Flüssigkeitsfüllungen irgendwie Temperatur- oder Druckschwankungen unterworfen sind. Besonders günstig erweist sich die Schutzeinrichtung in den Fällen, wo dicht geschlossene elektrische Geräte und Maschinen nach längerem Stillstand, beispielsweise nach dem Versand, in Betrieb genommen werden. Ist aus irgendwelchem Grund die Behälterfüllung verringert worden, dann zeigt dies bei der Inbetriebnahme des Gerätes die Schutzeinrichtung unverzüglich an.In the event that one of the two organs limps a little, emergence on the contacts so not exactly at the same time, can be done by suitable Choice and subdivision of the switching resistors and position of the contacts a compensation can be created without a warning or Shutdown occurs. Such a calibration is easy to carry out through experiments. The protective device is not only reliable for electrical devices Protection, but it can also be used to advantage. also with all others, Use completely tightly closed containers with gas or liquid fillings are somehow subject to temperature or pressure fluctuations. Very cheap The protective device turns out in cases where tightly closed electrical Devices and machines after a long period of downtime, for example after shipping, be put into operation. For some reason the tank filling is reduced this is indicated by the protective device when the device is commissioned immediately.

Claims

P A T E i # T A: V SPRLCH E i. Protective device for completely enclosed electrical machines and devices which, during operation, work under a pressure which differs from the external pressure, the level of which is monitored, in particular for transformers whose containers are filled with insulating liquid, characterized in that in addition to the pressure, for example by contact manometer (7), also the temperature, for example by contact thermometer (6) of the container interior is monitored and the measuring elements (6, 7) each control a resistance branch (8, 9) of a bridge circuit by means of their contacts, so that if there is a deviation from the temperature and pressure state associated with the respective load a detuning of the bridge occurs and a comparison device (r2) located in the diagonal line of the bridge switches on a signal or switch-off circuit.

2. Protection device according to claim i, characterized in that that the comparison device (i2) generates a signal circuit in the event of slight bridge detuning, in the case of stronger bridge misalignments, a shutdown circuit closes.

3. Protection device according to claims i and 2, characterized in that the bridge resistances connected to the measuring elements (6, 7) are graduated and lower resistance levels are assigned to the higher device loads. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the grant procedure: German Patent No. 661 564 .; "Electric Railways", 1935, pp. 344 to 34.8, issue 12; »Helios«, 1936, p.889, no.29.