-
Vorrichtung zur auch während des Betriebes durchführbaren Überwachung
der Isolationsfestigkeit von Durchführungsis olatoren von Transformatoren, Schaltern:
od. dgl.
-
Bei Durchführungsisolatoren ist es üblich, sie in gewissen Zeitabständen
auf Verluste in der Isolation zu prüfen. Vor allem ist eine Prüfung vor dem Einbau
sowie vor der Inbetriebnahme und insbesondere während des Betriebes wünschenswert.
Dabei soll die Prüfung vornehmbar sein, ohne die Klemme vom Apparat auszubauen.
Bei der bekannten Prüfung mittels Wattmeter oder Meßbrückenmethode, bei der die
Prüfspannung an die Isolatorklemme gelegt wird, ist nur die Messung der Gesamtverluste
möglich. Eine Messung der Isolationsverluste des Isolators allein ist dagegen nicht
durchzuführen. Die bekannte Methode gestattet somit nicht die Fehlerorte einwandfrei
festzustellen. Soll dies aber trotzdem erreicht werden, dann müssen die einzelnen
Teile ausgebaut werden, um sie dann einzeln für sich zu prüfen. Eine solche Prüfung
beansprucht aber nicht nur viel Zeit,
sondern sie ist auch umständlich
und vor allem kostspielig. Aus diesem Grunde scheute man bisher vielfach derartige
Nachprüfungen, und man hielt lieber selbst in unsicheren Fällen den Betrieb so lange
aufrecht, bis der ganze Apparat ausfiel.
-
Bei elektrischen Maschinen ist es bekannt, die Isolation der Hochspannungswicklung
mit Hilfe eines von der eigentlichen Wicklung getrennten isolierten Leiters zu überwachen,
der über seine Isolation mit einem Ohmmeter und einer Batterie einen geschlossenen
Stromkreis bildet. Eine derartige Anordnung ist bei Durchführungsisolatoren nicht
ohne weiteres verwendbar, weil mit ihr nicht gleichzeitig die gesamten Isolationsverluste
und die Isolationsverluste des Isolators allein meßbar sind.
-
Auch ein anderes bekanntes Verfahren führte nicht zum Ziel, bei welchem
den den Isolator umgebenden metallischen Belegen die Prüfspannung aufgedrückt wurde.
-
Hier schafft die Erfindung Abhilfe. Gemäß der Erfindung ist neben
dem den Isolator durchsetzenden Durchführungsleiter ein vom Durchführungsleiter
elektrisch getrennter besonderer Prüfleiter angebracht, der aus einem den Durchführungsleiter
in einem gewissen Abstand konzentrisch umgebendenRohr oder einem dieses umschließenden
Kondensatorwickel besteht. Dabei sind besondere Anschluß teile vorhanden, durch
die der Anschluß des Prüfleiters an die Prüfspannung möglich ist. Die Anordnung
kann so sein, daß im Normalbetrieb der Prüfleiter durch besonders anbringbare Verbindungsglieder
an der Betriebsspannung des Durchführungsleiters liegt, wodurch wie bisher neben
der Einzelprüfung der Isolatorenverluste auch eine Prüfung der gesamten Isolationsfestigkeit
des Apparates möglich ist.
-
Die Erfindung soll an Hand der in den Fig. I bis 4 der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
-
Fig. I stellt eine Seitenansicht sowie die Anordnung einer Meßbrücke
dar, während in Fig. 2 eine Teilschnittzeichnung des oberen Durchführungsisolatorteils
wiedergegeben ist.
-
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Isolatorausführung gemäß der Erfindung
sowie im Schnitt die Ausbildung ihres Kopfteils. Die Isolatordurchführung der Fig.
I und 2 besteht aus dem Isolatormantel 2, der aus Isolierstoff, z. B.
-
Porzellan, hergestellt und der in üblicher Weise mit Rippen 3 besetzt
ist. Er wird getragen von einem Fußflanschstück 4, das auf dem Gehäuse 6 eines elektrischen
Apparates, beispielsweise eines ölgefüllten Transformators, Schalters od. dgl.,
befestigt ist. 5 ist eine Dichtung, die zwischen Isolator und Fußflansch angebracht
ist. An der oberen Stirnseite des Isolators sitzt eine Kappe 8, auf der die Klemme
10 befestigt ist. Die Isolation innerhalb des Isolatormanteis ist als Sondensatorwickel
I6 ausgeführt, der das Rohr bzw. den Prüfleiter I2 umgibt. Selbstverständlich können
auch andere Isolationsarten als angegeben verwendet werden. Das Rohr I2 ist vom
Durchführungsleiter 14 durchsetzt, der in der Anschlußklemme 10 seine Befestigung
erhält.
-
Die Kappe 8 hat einen topfförmigen Unterteil, der unter Zwischenlage
der Dichtung auf der Stirnseite des Isolators 2 aufgesetzt ist.
-
Seine Befestigung ist nachgiebig gestaltet, indem er durch Spiralfedern
I8, die an einem auf dem Rohr 12 aufgeschraubten Teller 20 abgestützt sind, ständig
gegen die Isolatorstirn gepreßt wird. Das untere Ende des Rohres I2 muß zu diesem
Zweck fest im Isolatorflansch gehalten werden. Diese Vorkehrung ist nötig, damit
sich das Rohr 12 bei Temperaturschwankungen gegenüber dem Isolator 2 ausdehnen kann.
Bei einer eventuellen Dehnung des Rohres sorgen die Federn I8, die in entsprechender
Stückzahl um den Bolzen herum angeordnet sind, dafür, daß die Kappe 8 ständig fest
und dicht auf der Isolatorstirn aufliegt. Um eine Isolierung zwischen den Federn
18 und dem Teller 20 und damit eine Isolierung zwischen Kondensatorwickel, Rohr
und Kappe 8 zu erhalten, ist unter dem Federhaltering und dem Federteller selbst
eine Dichtung 22 eingelegt.
-
Nach oben ist der topfförmige Kappenunterteil 8 durch einen Deckel
24, der die Anschlußklemme 10 über eine darin eingeschraubte Verbindungsmuffe 26
trägt, verschlossen. Am oberen Ende der Verbindungsmuffe ist der Durchführungsleiter
in geeigneter Weise festgehalten, während am unteren Ende der Muffe eine Anzahl
Zacken vorspringt. Diese bilden mit dem auf dem Rohr 12 aufgeschraubten Kupplungsring28,
der gleichfalls derartige Zacken aufweist, unter Zwischenlage eines entsprechend
gezackten isolierenden Kupplungsgliedes 30 eine Kupplung zwischen Kappe8 und Rohr
I2. Ein nachgiebiger, fiüssigkeitsdichter Schlauch 32, der vorteilhaft aus künstlichem
Gummi bestehen kann, umschließt die Kupplung. Die Enden des Schlauches sind mittels
Schellen auf der Verbindungsmuffe bzw. dem Kupplungsring 28 befestigt. Durch diese
Anordnung wird das Innere des Rohres 12 gegen das Kappeninnere abgeschlossen, ohne
dabei aber dem Durchführungsleiter 14 bzw. dem Rohr I2 die Niöglichkeit zu nehmen,
sich auszudehnen. Die Federn I8 müssen selbstverständlich mit einer solchen Vorspannung
eingesetzt werden, daß sie auch bei der auftretenden größten Leiterausdehnung noch
eine genügende Anpressung der Kappe an die Isolatorstirn gewährleisten.
-
Da durch die angegebene Anordnung das Rohr 12 ganz von der Kappe
8 und dem Durchführungsleiter 14 isoliert ist, kann die Prüfung der Isolationsfestigkeit
des Isolators allein, also getrennt von dem Leiter 14 und den mit ihm verbundenen
Apparateteilen durchgeführt werden. Zu diesem Zweck ist es nötig, die Prüfspannung
an das Ende von Rohr 12 anzulegen, das nunmehr als Prüfleiter dient. Gemäß der Erfindung
wird dies dadurch möglich, daß der Prüfleiter durch eine Leitung 40 an einen kleinen
Durchführungsisolator 42, der in der Kappe 8 angebracht ist, angeschlossen wird.
Die Befestigung des Leiters 40 am Prüfleiter 12 geschieht über den am Prüfleiter
befestigten Federteller 20. An das äußere Ende des mit seinem inneren Ende zweckmäßig
in den Raum zwischen zwei Federn ragenden Kappenisolators 42 kann die Prüfspannung
gelegt werden.
-
In Fig. I ist die verwendete Meßbrückeneinrichtung schematisch dargestellt.
Sie umfaßt eine Wechselstromquelle, die über einen einerseits an Erde und andererseits
an die Brücke angeschlossenen Transformator 44 die Prüfspannung liefert. Die Brücke
selbst enthält in zwei Zweigen einen veränderlichen Widerstand R 3 und einen veränderlichen
Kondensator C4, der im Nebenschluß zu einem festen Widerstand R4 liegt. In einem
weiteren Zweig der Brücke ist ein an Erde gelegter Kondensator C2 eingesetzt. Eine
Leitung 46 stellt die Verbindung mit dem zu prüfenden Teil her, indem sie an den
Durchführungsisolator 42 angeschlossen ist. Ein Strommesser oder Galvanometer 54
ist im Verbindungszweig der Brücke untergebracht.
-
Aus der jeweiligen Stellung des Widerstandes R 3 und des Kondensators
C4 kann auf die Isolationsverluste . der geprüften Durchführungsklemme geschlossen
werden. 48 ist eine Schirmleitung, die die Prüfleitung umgibt und die mit dem Prüfobj
ekt verbunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leitung 46 auch
an die Anschlußklemme 10 der Isolatorkappe geführt. Dadurch ist es möglich, die
Verluste des Durchführungsleiters und der mit ihm verbundenen Apparateteile festzustellen.
-
Nach der Prüfung ist es im allgemeinen erwünscht, den Prüfleiter
12 und den Durchführungsleiter 14 an das gleiche Potential zu legen. Dies erreicht
man durch ein Verbindungsstück 50, das mit seinem einen Ende am Kappengehäuse 8
und mit seinem anderen Ende am außenliegenden Teil der Durchführungsklemme 42 angebracht
ist. Im Normalbetrieb befindet sich das Verbindungsstück in der in Fig. 2 gezeigten
Lage. Soll eine Messung vorgenommen werden, dann wird das Verbindungsstück von der
Klemme 42 gelöst, wie dies in Fig. I wiedergegeben ist. Bei einer eventuellen Gesamtmessung
muß die Leitung 46 an der Anschlußklemme 10 befestigt werden. Wenn der auf diese
Weise erhaltene Wert anomal ist, dann wird, wie oben beschrieben, das Verbindungsstück
50 gelöst und der Isolator getrennt von den Apparateteilen für sich allein geprüft,
um festzustellen, ob der Fehler im Apparat oder in der Isolatorisolation liegt.
-
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Durchführungsklemmenkonstruktion
gemäß der Erfindung. 2 ist wieder der mit Rippen versehene Isolatormantel. 4 ist
der Befestigungsflansch, mit dem der Isolator am Apparategehäuse 6 angebracht ist.
5 ist eine zwischen Befestigungsflansch und Isolator gelegte Dichtung. Mit 8 ist
die Isolatorkappe bezeichnet, die durch Spiralfedern I60 auf die Isolatorstirn gepreßt
wird. 120 ist derDurchführungsleiter, der an seinem oberen Ende einen Teller I80
aufgeschraubt hat, an dem einerseits die Federn ihre Abstützung finden und andererseits
ein flexibler Leiter 200 angeschraubt ist. Dieser Leiter stellt die Verbindung vom
Durchführungsleiter zu der im Kappendeckel eingeschraubten und mit diesem bei I90
gegebenenfalls verlöteten oder verschweißten Anschlußklemme 10 her. Über dem Leiter
120 ist ein Kondensatorwickel 220, 240, 260, 280 angebracht, dessen innere metallische
Lage 260 über die Leitung 300 mit einer im Kappengehäuse 8 eingesetzten Steckvorrichtung
340 verbunden ist. Die Steckvorrichtung besteht aus einem unter Zwischenlage einer
Dichtung in eine Gehäusebohrung eingesetzten Isolierkörper 360. An dem ins Kappeninnere
hineinragenden Halsstück ist eine metallische Afuschel 400 angebracht, deren zylindrisches
Stück 420 in die Bohrung des Isolierkörpers hineinragt. Der Isolierkörper 360 wird
in der Kappe 8 mittels eines Gewinderinges 380 gehalten. In das innere Gewinde des
Gewinderinges ist eine Verschlußmutter 440 eingeschraubt. Diese besitzt einen Kontaktstift
460, der in den Rohrteil 420 der Muschel Xoo, mit der im übrigen der Leiter 300
verbunden ist, eingreift. 220, 240, 280 sind Isolierschichten des Kondensatorwickels.
Die Messung spielt sich in ähnlicher Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 1 und
2 ab. Im Normalbetrieb bleibt die Anschlußmutter 440 eingeschraubt, so wie es die
Fig. 4 zeigt. Durch Anlegen der Prüfspannung an die Klemme 10 können die Gesamtverluste
gemessen werden, während dagegen die Verluste des Isolators allein durch Anlegen
der Prüfspannung an den Kondensatorwickel zu ermitteln sind. Zu diesem Zweck muß
die Mutter 440 mitsamt
ihrem Kontaktstück 420 entfernt werden.
-
Dadurch wird der Kondensatorwickel vom Durchführungsleiter 120 elektrisch
getrennt.
-
An Stelle des Kontaktstückes wird hierauf ein mit der Prüfspannung
verbundener Stecker eingeführt. Die Messung erfolgt mit der gleichen Meßbrücke,
wie sie bei der Anordnung gemäß Fig. I beschrieben ist.
-
Um eine Verschiebung des Prüfleiters I)O bei auftretenden Wärmedehnungen
zu verhüten, ist dieser über den Kondensatorwickel und einen darübergelegten Isoliermantel
140 fest und vor allem dicht in dem Fußfiansch 4 befestigt.
-
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß mit ein und
derselben Klemmenausführung neben der Feststellung der gesamten Isolationsverluste
vor allem die Isolationsverluste des Isolators allein aufzuzeigen sind. Dies bringt
eine. beträchtliche Erhöhung der Betriebssicherheit und gegenüber den früheren Meßmethoden
eine bedeutende Ersparnis an Arbeitszeit und Kosten, denn zu einer einwandfreien
Feststellung des Fehlerortes ist es nunmehr nicht mehr notwendig, die Klemme auszubauen.
Infolge der einfachen Konstruktion der Einrichtung ist die Anordnung billig.