DE962542C - Verfahren zur UEberwachung der Alterung des festen Dielektrikums, insbesondere des Papiers von Transformatoren, Maschinen u. a. Apparaten, die mit halogenierten Kohlenwasserstoffen getraenkt oder gefuellt sind - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 25. APRIL 1957

Dr. Carl Knott, Nürnberg

ist als Erfinder genannt worden

getränkt oder gefüllt sind

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, zum Überwachen des Dielektrikumzustandes von elektrischen Apparaten (Transformatoren, Maschinen usw.), die mit halogenierten Kohlenwasserstoffen od. dgl. behandelt, insbesondere gefüllt sind. Zu diesen Stoffen gehören z. B. chloriertes Diphenyl, Diphenyloxyd, Trichlorbenzol Tetrachlordifluoräthan und andere halogenierte substituierte, zyklische oder kettenförmige Kohlenwasserstoffe usw. Je nachdem die Schmelz- oder Erweichungspunkte dieser Stoffe höher oder tiefer liegen, werden sie als schwer entflammbare, feste, plastische oder flüssige Isolierstoffe in der Elektrotechnik verwendet. Unter Umständen werden sie dabei mit anderen Isolierstoffen, z. B. Transformatorölen, gemischt oder in solchen Stoffen gelöst. Sie haben mehr oder weniger stark die Neigung, bei Erhitzung Stoffe auszuscheiden, die die übrige Isolation, unter Umständen auch die Metallteile des elektrischen Apparats, angreifen. Wann und in welchem Grad bei länger andauernder Erwärmung im gewöhnlichen Betrieb des Apparates solche Stoffe ausgeschieden werden, läßt" sich nicht ohne weiteres vorhersehen. Unter anderem spielt dabei

auch eine etwaige Sauerstoffaufnahme des Isoliermittels aus der Luft eine ausschlaggebende Rolle. An sich läßt sich der Dielektrikumzustand eines z. B. mit üblichem Transformatoren gefüllten Transformators sehr schwer überwachen. Man weiß, daß die Lebensdauer der Isolation wesentlich von der Temperatur, also von der Belastung des Transformators abhängt und d'aß insbesondere schon geringfügige Überschreitungen einer bestimmten Höchsttemperatur die Alterung beschleunigen. Die ständige Überwachung der Temperatur bzw. der Belastungsverhältnisse ist aber sehr umständlich und unsicher. Zu den thermischen Einflüssen kommen oft auch noch elektrische und mechanische Beanspruchungen, die sich noch viel weniger überwachen lassen. Noch schwieriger werden aber die Verhältnisse, wenn dauernd oder vorübergehend auch noch mit einer chemischen Beeinflussung der Wicklungsisolation od. dgl. durch halogenierte Kohlenwasserstoffe zu rechnen ist. Man kann zwar bei einem Transformator, der mit solchen Stoffen oder mit einem Gemisch aus solchen Stoffen und Isolierölen gefüllt ist, abgeschiedene Zersetzungsgase auffangen und analysieren oder auf Schutzeinrichtungen einwirken lassen. Man weiß aber dabei nicht, wieweit diese Zersetzungsstoffe tatsächlich die Wicklungsisolation angegriffen haben.

Erfindungsgemäß erhält man dadurch eine sichere Überwachung des Dielektrikumzustandes von elektrischen Apparaten, deren Isolation mit halogenierten Kohlenwasserstoffen od. dgl. behandelt, z. B. durchtränkt, ist oder deren Isolation zum Teil aus solchen Stoffen besteht, daß man eine verkleinerte Nachbildung verwendet, die für den Isolierstoff die gleichen thermischen, elektrischen, chemischen und mechanischen Beanspruchungen ergibt wie im Transformator selbst und daß man dieser Nachbildung leicht ausbaubare Proben der im Transformator verwendeten Isolierstoffe entnehmen kann, die nach ihrem Ausbau auf ihre Eigenschaften geprüft werden können.

Unter Umständen kann das Abbild vereinfacht werden, wenn man auf die Nachbildung der weniger wichtigen Beanspruchungen, z. B. der elektrischen oder mechanischen Beanspruchungen, verzichtet.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung (Fig. ι bis 4) näher erläutert werden. 1 (Fig. 1) ist der zu überwachende Transformator, dessen Behälter mit einem halogenierten Kohlenwasserstoff oder einem Gemisch aus einem solchen Stoff und Isolieröl gefüllt ist. 2 ist ein Stromwandler, der mit seiner Primärwicklung im Zuge einer Anschlußleitung des Transformators liegt und mit seiner Sekundärwicklung die Wicklung 3 des in einem besonderen Topf 4 angeordneten Nachbilds speist. Die Wicklung sitzt auf einem Eisenpaket 5, das leitend mit dem Topf 4 verbunden ist. 6 ist ein Spannungswandler, der primärseitig an der Transformatorspannung liegt und sekundärseitig an die Erde E und die Wicklung 3 angeschlossen ist. Er erteilt der Wicklung 3 ein solches Potential gegenüber den Teilen 4, 5, daß an der Wicklung etwa die gleichen elektrischen Verhältnisse auftreten wie an der Wicklung des Transformators 1. Der Topf 4 ist mit der gleichen Flüssigkeit gefüllt wie der Transformator 1. Der Widerstand der Wicklung 3, das Übersetzungsverhältnis des Wandlers 2 und die Abkühlungsverhältnisse des Topfes 4 sind derart abgeglichen, daß sich für die Wicklung 3 die gleichen Temperaturverhältnisse ergeben wie für den Transformator 1. Unter Umständen kann die Nachbildung auch unmittelbar an die Transformatorspannung und an den Anschlußleiter angeschaltet sein.

Für die Wicklung 3 ergeben sich deshalb nicht nur die gleichen thermischen und elektrischen Verhältnisse, sondern auch die gleichen chemischen Verhältnisse wie für die Wicklung des Transformators i. Die Wicklung 3 ist also ein genaues Abbild der Transformatorwicklung. Durch laufende Überprüfung dieser Wicklung kann, ohne daß dabei der Transformator geöffnet werden muß, der Dielektrikumzustand des Transformators bequem und sicher überwacht werden. Sollte bei vorübergehender Überlastung oder aus anderen Gründen der halogenierte Kohlenwasserstoff im Transformator 1 irgendwelche zersetzende Gase od. dgl. abscheiden, dann wird der gleiche Vorgang auch in dem Topf 4 auftreten. Nach dem Herausnehmen der Wicklung 3, das nicht nur in bestimmten Zeitabständen, sondern auch jeweils' nach stärkeren Belastungen erfolgen kann, läßt sich dann ohne weiteres feststellen, ob die Zersetzungsstoffe die Wicklungsisolation beeinträchtigt haben.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf diese Weise immer rechtzeitig erkannt wird, wenn die Isolation unbrauchbar zu werden droht, und daß dann immer rechtzeitig der Transformator ausgetauscht bzw. seine Isolation oder Wicklung erneuert werden kann. Sonst wurde der Transformator nur dann geöffnet, wenn schon ein erheblicher Schaden äußerlich wahrnehmbar war, dann war es aber meist zu spät.

Bei Trockentransformatoren und elektrischen Maschinen kann, wie die Fig. 2 beispielsweise zeigt, die Nachbildung N zwischen den Eisenkern und die Wicklung oder, wie die Fig. 3 zeigt, zwischen den einzelnen Teilen der Wicklung selbst eingeschoben werden. Ist die Wicklung mit irgendeinem chlorierten Isolierstoff behandelt, z. B. getränkt, dann wird die Nachbildung N mit dem gleichen Isolierstoff in derselben Weise behandelt. Da sie urmittelbar wärmeleitend mit der zu überwachenden Wicklung verbunden ist und vielleicht auch in deren Feld liegt, werden sich für die Nachbildung immer die gleichen Verhältnisse ergeben wie für die Wicklung selbst. Unter Umständen kann als Nachbildung ein leicht herausnehmbarer Wicklungsteil des zu überwachenden Geräts selbst verwendet werden. So kann man z. B. bei elektrischen Maschinen besonders leicht herausnehmbare, in der Nähe der Nutöffnung angebrachte Wicklungsteile als Nachbildung verwenden. Bei Transformatoren, deren Behälter mit flüssigem Dielektrikum gefüllt ist, kann man, wie die Fig. 4 zeigt, die Nachbildung N

in eine Nische des Behälters ι einsetzen und dadurch in wärmeleitende Verbindung mit dem Behälterinhalt bringen.

Gegebenenfalls kann man die Nachbildung durch eine Öffnung unmittelbar in den Behälterinhalt eintauchen lassen.

Bei laufender Überwachung empfiehlt es sich, die Nachbildung aus mehreren leicht voneinander trennbaren Elementen herzustellen, also beispielsweise bei der Ausführungsform nach Fig. ι mehrere Wickhingselemente in den in mehrere Taschen oder Kammern unterteilten Topf einzusetzen. Diese Wicklungselemente können dann in bestimmten Zeitabständen nacheinander geprüft werden, und man vermeidet dadurch, daß durch das vorübergehende Herausnehmen einer Wicklung der Dielektrikumzustand gegenüber der nicht herausgenommenen Wicklung des zu überwachenden Apparates verändert wird.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur .Überwachung der Alterung des festen Dielektrikums, insbesondere des Papiers von Transformatoren, Maschinen und anas deren Apparaten, die mit halogenierten Kohlenwasserstoffen getränkt oder gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Nachbildung eine Vorrichtung verwendet wird, die für den Isolierstoff die gleichen thermischen, elektrischen, chemischen und mechanischen Beanspruchungen ergibt wie im Transformator selbst, daß in diese Vorrichtung leicht ausbaubare Proben der im Transformator verwendeten Isolierstoffe eingesetzt und nach dem Ausbauen auf ihre Eigenschäften geprüft werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildung zwecks Nachahmung der Verhältnisse an dem zu überwachenden Apparat von· dem Strom und der Spannung dieses Apparates unmittelbar oder über Wandler beeinflußt ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildung zwecks Nachahmung der Temperaturverhältnisse wärmeleitend mit dem zu überwachenden Apparat verbunden, insbesondere leicht ausbaubar in das Gehäuse, das Blechpaket, die Wicklung od. dgl. dieses Apparates eingesetzt ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildung in einem besonderen Topf untergebracht ist, der mit dem gleichen halogenierten Kohlenwasserstoff od. dgl. gefüllt ist wie der zu überwachende Apparat.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildung aus einer gegebenenfalls aus Widerstandsdraht hergestellten Wicklung besteht, die gegebenenfalls über Wandler in den Stromkreis des zu schützenden Apparates eingeschaltet ist, bei derartiger Abgleichung ihrer Erwärmungs- und Abkühlungsverhältnisse, daß sich für sie stets die gleiche Tempe- 6g ratur ergibt wie für den zu überwachenden Apparat.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an oder in der Nähe der Wicklung der Nachbildung eine Elektrode (Eisenkern, Gehäuse, Blechschirm od. dgl.) angeordnet ist, der, beispielsweise über Wandler oder unmittelbar, eine solche Spannung gegenüber der Wicklung aufgedrückt ist, daß sich für das Dielektrikum der Nachbildung die gleiche elektrische Beanspruchung ergibt wie für das des zu überwachenden Apparats.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung der Nachbildung in den zu überwachenden Apparat eingesetzt ist, insbesondere einen leicht ausbaubaren Wicklungsteil dieses Apparates selbst bildet.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d'ie Nachbildung aus mehreren leicht voneinander trennbaren Elementen besteht.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich- go net, daß der die Nachbildung enthaltende Gehäusetopf od. dgl. in mehrere Taschen oder Kammern für die Aufnahme der einzelnen Elemente der Nachbildung unterteilt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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