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Schutzvorrichtung für geschlossene Behälter elektrischer Geräte, insbesondere
von Transformatoren Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für geschlossene
Behälter elektrischer Geräte, insbesondere von Transformatoren mit einem an eine
Wicklung angeschlossenen, in ungestörtem Betrieb offenen Kurzschluß.-schalter. Die
Behälter dieser Geräte haben meist eine Isolierflüssigkeitsfüllung, die aus brennbaren
oder nichtbrennbaren Isolierölen, z. B. halogenierten Kohlenwasserstoffölen besteht.
Bei Lichtbogenbildungen entwickeln sich in den Behältern Gase, die von der Wicklungsisolation
oder von der Isolierflüssigkeit bei gefährlich werdenden Bean; spruchun.gen ausgeschieden
«erden. Die sich im Behälter ansammelnden Gase führen zu unerwünschtem Druckanstieg,
durch den der Behälter schließlich explodiert.
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Um eine Behälterexplosion zu ermeiden, ist es schon bekannt, am Behälter
an einer oder mehreren Stellen Membranen einzusetzen, die bei unzulässigen Behälterdrücken
reißen, so daß das angesammelte Gas bzw. die Isolierflüssigkeit ins. Freie strömen
kann.
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Nachteilig bei dieser Ausführung ist, daß der Transformator auch nach
dem Reißen der Membranen noch in Betrieb bleibt. Dies kann
-efährlich
«,-erden. weil einerseits die Gasentwicklung bzw. Zersetzung der Isolierflüssigkeit
weiter besteht und weil schließlich durch das Ausströmen der Isoliertlüssigkeit
auch die \Vicklungen aus dem Isoliermittel Herausragen können. Eine Zerstörung der
Wicklung ist darin nicht zu vermeiden.
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An sich könnte man die entstehenden Zersetzungsgase auch durch Absorptionskörper
auffangen. Dies ist aber in den meisten Fällen unzureichend, da bei fortbestehendem
Fehler im Gerät diese Körl:er nicht sämtliche Gase aufnehmen können. Nach Sättigung
der Körper würde sich dann trotzdem ein Druckanstieg im Behälter einstellen.
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Bekannt sind außerdem schon Anordnungen bei denen im Störungsfall
ein Iiurzschlußschalter anspricht, der durch Auftreten einer Überlast auslöst und
eine Wicklung kurzschließt. Abgesehen davon, daß derartige Anordnungen nicht auf
den im Behälter bestehenden Überdruck anzusprechen vermögen, fehlt bei ihnen noch
die :Möglichkeit einer Verriegelung, die nur im Störungsfall freigegeben ist.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung wird der Transformator nicht
in allen Störungsfällen mit Sicherheit kurzgeschlossen, sondern es wird vielmehr
eine Ersatzbelastung durch Zuschalten eines Widerstandes geschaffen.
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Beide bekannten Anordnungen vermögen die aufgezeigten Yachteile nicht
zu verhindern. Dies wird aber durch die Erfindung erreicht. Demgemäß ist der im
Behälter eingebaute Kurzschlußschalter im ungestörten Betrieb verriegelt, wird aber
beim Auftreten von unzulässig hohem Behälterdruck oder beim Entstehen von Zersetzungsgasen
freigegeben, so daß er die mit ihm verbundene Wicklung kurzschließt.
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An Hand der Zeichnung, die in Fig. i bis 3 verschiedene gemäß der
Erfindung ausgeführte Schutzanordnungen zeigt, soll die Erfindung näher erläutert
werden.
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In Für. i ist mit i die Primärwicklung und mit 2 die Sekundärwicklung
eines Transformators bezeichnet. An die Sekundärwicklung sind die Stromzuleitunggen
3 und ..I angeschlossen. Die Wicklungen sind in üblicher Weise isoliert und sind
in die Kühl- oder Isolierflüssigkeit eines Behälters 28 eingetaucht. Innerhalb des
Behälters 28 sind ein Widerstand 5 und ein Kurzschlußschalter V angebracht. Die
festen Kontakte 7 und 8 des Kurzschlußschalters liegen in der auch den Widerstand
5 enthaltenden, die beiden Anschlußleitungen 3 und 4 verbindenden Leitung (1. Der
bewegliche Kontakt i i des Kurzschlußschalters überbrückt die beiden festen Kontakte
7 und 9 in der Schließstellung. Im .\tisüilirtui-slxeisliiel ist der Schalter
in seiner (lfeiistelltni1 (sarggestellt. In dieser wird cr entgegen (leni Druckenter
zwischen der ft!ststehenden Führtin-sla#che 14 und dein 1Ktt-ct;-liehen Kontaktteil
i i angebrachten Vorgespannten h@(ler iz durch eine mit Nase verseltene hührttngsstati@e
13 gehalten. Die Nase der Stange 13 wird durch einen bei io ;-elagerten Dreliebel
i;. der in die Nase einklinkt, gesperrt. Der Drehhebel 15 ist verbunden mit einer
Stange i;, die an (lein einen Hebelarm eines doppelpolarmigen Drelilieliels iS angeleill;t
ist. Der andere ll-el)elarni (les l)relilielels 189 ist an der Stoßstange i9 =gelenkt.
Diese ist in den beiden feststellenden l«iilirungslaschen 22 und 23 geführt,
die 1>eiaüe@sweise an einer Behälterwand befesti-t sein können. Mit seinem oberen
Ende 26 berührt die Führungsstange eine Membran 2;, die in eine am Deckel
des Behälters an-ebrachte Üflnung eingesetzt ist. An dem der Führun-slasche 23 zugekehrten
Stück sitzt auf der Führungsstange i9 eine fest angeordnete Platte 2.4. Zwischen
dieser und der Lasche 23 ist eine Feder angebracht, die vorgespannt sein muß, wenn
das obere Stangenende =ei an die Membran 27 anstößt. In der Stromzuleitung .I liegen
die Sicherungen 31 ulid 32.
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Während des ungestörten Betriebes befindet sich die Schutzanordnung
in der in der Fig. i wiedergegebenen Stellung, d. h. also, der bewegliche Kontakt
i i des Kurzschluß:clialters ist von seinen festen Kontakten 7 und 8 abgehoben,
die Feder 1a ist gespannt, der Drehhebel 15 ist an die Nase der Stan.ge 13 eingekliilkt,
und die Führungsstange ig liegt an die 1,Iembran a; an. wobei die Feder =5 vorgespannt
ist. Wenn nun im Behälter der Druck so weit gestiegen ist, daß die Membran, die
für einen bestimmten liöaistztiliissi"en Druck bemessen ist, platzt, dann wird die
Führungsstange ich freigegellen. Sie stößt unter dem Druck der Feder 25 nach oben
und klinkt dadurch über den Drelilieliel 18 die Stange 17 und über den Drehliebcl
15 die Stange 13 des Schalters aus. Der entgeg-en dem Druck der Feder 12 in seiner
Ofenstellung gehaltene bewegliche Schalterkontakt i i springt augenblicklich in
seine Schließstellutir und schließt dadurch die Wickluti über die Leitung g, die
Kontakte; und 8 und den Widerstand 5 kurz. Wenn schließlich die Sicherung 3i, die
dazu dient, den über den Widerstand 5 fließenden Strom zu lie#renzen, durchbrennt
und wenn auch die Sicherung ,;= durchbrennt, dann ist der Transformator völlig abgeschaltet.
Es kann also ein an der Wicklun- entstehender Lichtbogen nicht mehr weiter brennen
und gleichzeitig ist auch das Entstehen von weiteren Zersetzungsgasen unterbunden.
hie
1#i- 2 zeit eine ähnliche Anordnung wie die I# doch sind hier als Mittel für die
Betätigung des Kurzschlußschalters Relais vorgesehen. Diese Anordnung wird besonders
dann anzuwenden sein, wenn das Ausströmen von Flüssigkeit oder entwickeltem Gas
unerwünscht ist. Dies ist vor allem bei den. aus halogenierten Kohlenleasserstoffölen
bestehenden Isolierflüssigkeiten der Fall, die bekanntlich für die Umgeljung schädliche
Gase entwickeln. Die Anordnung läßt sich aber auch bei sogenannten Trockentransformatoren
verwenden, die nur eine Gasfüllung haben und bei denen die Wicklungen im Störungsfall
aktive Gase abscheiden. Hier -wird also keine Membran verwendet, sondern hier dient
ein an sich bekanntes chemisches Element, das beim Auftreten von Zersetzungsgasen
stromleitend wird, dazu, die Auslösung des Kurzschlußschalters anzustoßen.
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In der Fig. 2 sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie
in Fig. i bezeichnet. Die Drehhebelklinke 15 hält über eine Nase der Stange 13 den
Kurzschlußschalter in der Offenstellung. Der Drehhebel 15 wird von einer mit dem
Relaisanker 34 verbundenen Stange 33 betätigt. Die Relaiswicklung 35 ist über die
Leitung 36, 37, den Schalter 3,8 und die Leitung 39 an die Primärwicklung des Transformators
angeschlossen. Der Kontakt 38 wird von einem Anker 41 eines Relais 42 geschlossen,
dessen Wicklung gleichfalls an den Stromkreis der Primärwicklung angeschlossen ist,
und zwar über ein chemisches Element 44, das bei normalem, also ungestörtem Betrieb
einen hohen Widerstand entgegensetzt, das aber beim Auftreten von "Zersetzungsgasen
stromleitend wird, so daß das Relais 42 ansprechen kann. Elemente dieser Art sind
bekannt, beispielsweise als sogenannte Kohlenwasserstoffsicherungen, bei denen als
sich veränderndes Isoliermittel Celluloseacetat in Mischung mit einem metallischen
Hydroxyd, z. B. Eisenhydroxyd, benutzt wird.
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Die «'irkungsweise der Anordnung nach Fig.2 ist folgende: Wenn das
Isoliermittel der Sicherung 44 durch die entwickelten Zersetzungsgase, z. B. durch
Kohlenwasserstoffgase zersetzt und stromleitend geworden ist, dann bekommt das Relais
42 Strom, zieht seinen Anker 41 an und schließt damit den Schalter 38. Hierdurch
wird das Relais 35 an Spannung gelegt, zieht seinen Anker 34
gleichfalls an
und verstellt dadurch den Drehhebel 15, so claß die Nase der Stange 13 ausklinkt
und den beweglichen. Kontakt freigibt, der dann die Wicklung 2 über die Leitung
9, die festen Kontakte 7 und 8 und den Widerstand 5 kurzschließt.
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111 Eig. 3 ist eine Anordnung einer für einen Dreiphäsentransfonnator
bestimmten Schutzeinrichtung veranschaulicht. Auf dem Schenkel des Eisenkernes 51
sitzen die \ iederspannungswicklungen ; 2 und die 1-lochspannungswicklungen 53.
Die Hochspannungswicklungen sind in Dreieck geschaltet durch die Leitungen 54.
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Von diesen Leitungen 54 führen Anschlußleitungen 55, die die Sicherungen
32 enthalten, zu den Anschlußklemmen 56. Die Widerstände 57 für die einzelnen Phasen
sind an das Schaltelement 58 eines Kurzschlußschalters 59 angeschlossen. Der bewegliche
Kontaktteil 62 des Kurzschlußscllalters überbrückt die drei Phasen und schließt
die Transformatorwicklungen 53 über die Widerstände ; j kurz. D,ie Mittel,
die den Kurzschlußschalter in seiner Offenstellung halten und die ihn schließen,
sind die gleichen -wie bei der Fig. i beschriebenen. Sie sind dementsprechend auch
mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Wirkungsweise ist ebenfalls die gleiche
-wie bei der Anordnung nach Fig. i.
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Die Anordnung bietet den großen Vorteil, däß die Wicklung des zu schützenden
Gerätes im Augenblick des Auftretens von gefährlich -werdenden Betriebszuständen
kurzgeschlossen wird. Der gefährliche Betriebszustand -wird also nicht -weiter aufrechterhalten.
Dadurch wird nicht nur das Gerät wirksam gegen Zerstörung geschützt, sondern es
wird auch das Bedienungspersonal nicht gefährdet.