DEP0016489DA

DEP0016489DA - High-voltage electrical apparatus, in particular a transformer

Info

Publication number: DEP0016489DA
Authority: DE
Inventors: Ernst Bohnet
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Publication date: 1951-02-08

Description

Elektrische Hochspannungsapparate grosser Leistung, insbesondere Grosstransformatoren, müssen bekanntlich in einem mit Isolierflüssigkeit, z.B. Öl, gefüllten Gehäuse untergebracht werden. Da die Temperatur der Isolierflüssigkeit und damit das Volumen derselben durch die Stromwärme innerhalb bestimmter Grenzen schwankt, müssen bekanntlich derartige mit Isolierflüssigkeit gefüllte elektrische Hochspannungsapparate mit einem Ausdehnungsgefäss ausgerüstet werden, das die Volumenzunahme der Isolierflüssigkeit aufnimmt. Dieses Ausdehnungsgefäss muss über dem höchsten Punkt des elektrischen Apparates, z.B. oberhalb der Hochspannungsdurchführungen desselben, angeordnet werden, da auch diese Durchführungen meistens mit Isolierflüssigkeit gefüllt sind.As is well known, high-voltage electrical equipment with a large output, in particular large transformers, must be accommodated in a housing filled with an insulating liquid, e.g. oil. Since the temperature of the insulating liquid and thus the volume thereof fluctuates within certain limits due to the current heat, it is known that such electrical high-voltage apparatuses filled with insulating liquid must be equipped with an expansion vessel that absorbs the increase in volume of the insulating liquid. This expansion vessel must be placed above the highest point of the electrical apparatus, e.g. above its high-voltage bushings, since these bushings are usually filled with insulating fluid.

Das Ausdehnungsgefäss wird in bekannter Weise, insbesondere bei Wandertransformatoren, unmittelbar auf dem elektrischen Apparat angebaut oder bei ortsfesten Apparaten auch getrennt von dem Apparat an einem besonderen Gerüst befestigt.The expansion tank is built in a known manner, especially in the case of traveling transformers, directly on the electrical apparatus or, in the case of stationary apparatus, it is also attached to a special frame separately from the apparatus.

Bei in Zellen eingebauten Transformatoren ist das Ausdehnungsgefäss vielfach an einer der Zellenwände befestigt. Unter Zwischenschaltung von Apparate-Schutzeinrichtungen und Absperrorganen steht das Ausdehnungsgefäss durch eine Rohrleitung mit dem Gehäuse des eigentlichen elektrischen Apparates in Verbindung.In transformers built into cells, the expansion vessel is often attached to one of the cell walls. With the interposition of apparatus protection devices and shut-off devices, the expansion vessel is connected to the housing of the actual electrical apparatus through a pipeline.

Bei der Anbringung des Ausdehnungsgefässes ergeben sich nun vielfach konstruktive Schwierigkeiten, die auf die Raumbeanspruchung des Ausdehnungsgefässes zurückzuführen sind. So ergeben sich beispielsweise bei Wandertransformatoren für den Bahntransport dadurch Schwierigkeiten, dass das eigentliche Apparatsgehäuse bereits das volle Bahnprofil beansprucht, eine Anbringung des Ausdehnungsgefässes oberhalb des Apparategehäuses das zulässige Bahnprofil also überschreiten würde. Aber auch bei ortsfesten Apparaten und Transformatoren mit einem mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse bereitet es vielfach Schwierigkeiten, das Ausdehnungsgefäss oberhalb des Apparategehäuses unterzubringen, da mit Rücksicht auf die hochspannungsführenden Teile des Apparates zwischen diesen und dem Ausdehnungsgefäss genügen grosse Abstände eingehalten werden müssen. Vielfach ist es auch mit Rücksicht auf die Apparatedurchführungen erschwert, das Ausdehnungsgefäss oberhalb des Apparates anzuschliessen. Ähnliche Schwierigkeiten bestehen auch bei elektrischen Hochspannungsapparaten, z.B. Transformatoren, die in besondere Zellen eingebaut sind, da hier ebenfalls mit Rücksicht auf die Einhaltung bestimmter Abstände von den hochspannungsführenden Teilen eine Vergrösserung der Zellen für das an eine Wand oder am Apparat oder Transformator anzubauende Ausdehnungsgefäss erforderlich ist.When attaching the expansion tank, there are now many constructional difficulties that can be attributed to the space required by the expansion tank. In traveling transformers for rail transport, for example, difficulties arise in that the actual apparatus housing already takes up the full rail profile, so attaching the expansion vessel above the apparatus housing would exceed the permissible rail profile. but Even in the case of stationary apparatus and transformers with a housing filled with insulating liquid, it is often difficult to accommodate the expansion vessel above the apparatus housing, since, with regard to the high-voltage parts of the apparatus, sufficient spacing must be maintained between these and the expansion vessel. In many cases, it is difficult to connect the expansion vessel above the apparatus, also with regard to the apparatus lead-throughs. Similar difficulties also exist with electrical high-voltage devices, e.g. transformers, which are built into special cells, because here, too, with a view to maintaining certain distances from the high-voltage parts, an enlargement of the cells is necessary for the expansion vessel to be attached to a wall or to the device or transformer .

Nach der Erfindung, die sich auf elektrische Hochspannungsapparate, insbesondere Transformatoren, mit einem mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse und mit Ausdehnungsgefäss bezieht, werden alle diese Schwierigkeiten dadurch vermieden, dass das mindestens für das zwischen der niedrigsten und höchsten Temperatur schwankende Volumen der Isolierflüssigkeit bemessene Ausdehnungsgefäß in ein oberhalb des Apparategehäuses angebrachtes Teilgefäß und ein in beliebiger Höhe und an beliebiger Stelle am Apparategehäuse angebrachtes zweites Teilgefäß aufgeteilt ist, und dass das oberhalb des Apparategehäuses angeordnete erste Teilgefäß mit dem tiefer liegenden zweiten Teilgefäß durch ein Überlaufrohr und durch eine zweite Rohrleitung in Verbindung steht, in die eine Fördereinrichtung z.B. eine Pumpe eingeschaltet ist, die bei Abfall der Temperatur im Apparategehäuse die Isolierflüssigkeit vom zweiten Teilgefäß in das erste Teilgefäß zurückfördert. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, das oberhalb der höchsten Stelle des Apparategehäuses angebrachte Teilgefäß so klein zu halten, dass nur geringe Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit von diesem ausgeglichen werden, während im übrigen das bei steigender Temperatur zunehmende Volumen der Isolierflüssigkeit von dem grösseren an beliebiger Stelle angebrachten Teilgefäß aufgenommen wird. Es ist auf diese Weise ohne weiteres möglich, das im wesentlichen Raum beanspruchende grössere Teilgefäß an einer beliebigen Stelle, z.B. einer Seitenwand oder irgend einer Nische des elektrischen Apparates oder Transformators durch das Ausdehnungsgefäß garnicht oder nur wenig vergrössert wird, wodurch beispielsweise bei Wandertransformatoren das zulässige Bahnprofil für den aktiven Teil des Apparates in vollem Umfang ausgenutzt werden kann.According to the invention, which relates to electrical high-voltage apparatus, in particular transformers, with a housing filled with insulating liquid and with an expansion vessel, all these difficulties are avoided in that the expansion vessel measured at least for the volume of the insulating liquid, which fluctuates between the lowest and the highest temperature, is placed in an expansion vessel above the apparatus housing and a second sub-vessel attached at any height and at any point on the apparatus housing is divided, and that the first sub-vessel arranged above the apparatus housing is connected to the lower-lying second sub-vessel through an overflow pipe and a second pipeline, in One of the conveying devices, for example a pump, is switched on which, when the temperature in the apparatus housing drops, conveys the insulating liquid from the second partial vessel into the first partial vessel. In this way, it is possible to keep the partial vessel attached above the highest point of the apparatus housing so small that only slight fluctuations in volume of the insulating liquid are compensated by it, while the larger volume of the insulating liquid, which increases with increasing temperature, is attached at any point by the larger one Partial vessel is added. In this way, it is easily possible that the larger partial vessel, which takes up essentially space, is not at all or only slightly enlarged by the expansion vessel at any point, e.g. a side wall or any niche of the electrical apparatus or transformer, whereby the permissible path profile for traveling transformers, for example can be used to the full for the active part of the apparatus.

Nimmt das Volumen der Isolierflüssigkeit bei steigender Temperatur zu, so wird dieses Zusatzvolumen an Isolierflüssigkeit zunächst von dem kleineren Teilgefäß aufgenommen; bei weiterer Volumenzunahme fliesst die Isolierflüssigkeit durch den Überlaufrohr in das tiefer liegende grössere Teilgefäß ab. Sinkt daraufhin die Temperatur im Apparategehäuse und tritt dem- nach eine Volumenkontraktion der Flüssigkeitsfüllung im Apparat ein, so muß zur Sicherstellung einer vollständigen Flüssigkeitsfüllung im Apparat die in dem größeren Teilgefäß befindliche Isolierflüssigkeitsmenge durch eine Pumpe über das kleinere Teilgefäß in den Apparat zurückbefördert werden. Die Pumpe wird zweckmäßig mittels Relais gesteuert, die in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im kleinere Gefäß betätigt werden.If the volume of the insulating liquid increases as the temperature rises, this additional volume of insulating liquid is initially taken up by the smaller partial vessel; if the volume increases further, the insulating liquid flows through the overflow pipe into the lower-lying larger partial vessel. If the temperature in the device housing then drops and then occurs After a volume contraction of the liquid filling in the apparatus, the amount of insulating liquid in the larger partial vessel must be returned to the apparatus by a pump via the smaller partial vessel to ensure complete liquid filling in the apparatus. The pump is conveniently controlled by means of relays, which are actuated depending on the liquid level in the smaller vessel.

In der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergibt, ist ein verfahrbarer Grosstransformator schematisch dargestellt, dessen Gehäuse a mit einer Isolierflüssigkeit, z.B. Öl, gefüllt ist. b sind die Hochspannungsdurchführungen des Transformators, die ebenfalls mit Isolierflüssigkeit gefüllt sind. Gemäß der Erfindung ist das für die Berücksichtigung der Schwankungen des Volumens der Isolierflüssigkeit notwendige Ausdehnungsgefäß in zwei Teilgefässe c und d unterteilt, von denen das eine ein geringeres Volumen aufweist und oberhalb der höchsten Stelle des Apparategehäuses angebracht ist, während das zweite grössere Gefäss d an beliebiger Stelle und in beliebiger Höhe angebracht sein kann. Das Gesamtvolumen der beiden Gefässe c und d entspricht dem zwischen der niedrigsten und höchsten Temperatur der Isolierflüssigkeit schwankenden Volumen. Die beiden Teilgefässe c und d stehen einerseits durch ein Überlaufrohr e miteinander in Verbindung und andererseits durch eine zweite Rohrleitung f, in die eine Pumpe g eingeschaltet ist.In the drawing, which shows an embodiment of the invention, a movable large transformer is shown schematically, the housing a of which is filled with an insulating liquid, for example oil. b are the high-voltage bushings of the transformer, which are also filled with insulating liquid. According to the invention, the expansion vessel required to take into account the fluctuations in the volume of the insulating liquid is divided into two sub-vessels c and d, one of which has a smaller volume and is attached above the highest point of the apparatus housing, while the second larger vessel d is attached to any Place and can be attached at any height. The total volume of the two vessels c and d corresponds to the volume fluctuating between the lowest and highest temperature of the insulating liquid. The two partial vessels c and d are connected to one another on the one hand by an overflow pipe e and on the other hand by a second pipeline f into which a pump g is switched on.

Diese Pumpe hat die Aufgabe, die in das grössere Gefäss d bei Temperaturanstieg im Apparat und damit Volumenzunahme der Isolierflüssigkeit übergelaufene Flüssigkeitsmenge beim Temperaturabfall im Apparat und damit Volumenkontraktion der Isolierflüssigkeit über das kleine Gefäss c in den Apparat zurückzubefördern.This pump has the task of conveying the amount of liquid that has overflowed into the larger vessel d when the temperature rises in the apparatus and thus the volume of the insulating liquid when the temperature drops in the apparatus and thus the volume contraction of the insulating liquid via the small vessel c back into the apparatus.

Der nicht dargestellte Antriebsmotor dieser Pumpe g und damit die Pumpe selbst wird von einem Relais A gesteuert, das - wie schematisch angedeutet ist - in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im kleineren Gefäss c betätigt wird derart, dass beim Absinken des Flüssigkeitsstandes im Gefäss c unter eine bestimmte Grenze der Antriebsmotor der Pumpe g durch den Schalter h eingeschaltet wird, so dass die Pumpe g die Isolierflüssigkeit aus dem grösseren Gefäss d über das kleinere Gefäss c in den Apparatebehälter a zurückpumpt. Die üblichen Apparate-Schutzeinrichtungen können in an sich bekannter Weise in der Rohrleitung l zwischen Apparategehäuse a und kleinem Gefäss c eingebaut sein, wie dies bei k angedeutet ist.The drive motor of this pump g, not shown, and thus the pump itself, is controlled by a relay A, which - as indicated schematically - is actuated depending on the liquid level in the smaller vessel c in such a way that when the liquid level in the vessel c falls below a certain limit the drive motor of the pump g is switched on by the switch h, so that the pump g pumps the insulating liquid back from the larger vessel d via the smaller vessel c into the apparatus container a. The usual apparatus protective devices can be installed in a manner known per se in the pipeline l between apparatus housing a and small vessel c, as indicated at k.

Die Luft- bzw. Gasräume der beiden Teilgefässe c und d müssen zur Sicherstellung eines einwandfreien Betriebes mit der Atmosphäre in freier Verbindung stehen. Um zu vermeiden, dass die Isolierflüssigkeit unter der Einwirkung der Luftfeuchtigkeit verschlechtert wird, stehen die Teilgefässe c und d in an sich bekannter Weise über einen Luftentfeuchter m bekannter Ausführung und Rohrleitungen n, l und o mit der Atmosphäre in Verbindung.The air and gas spaces of the two partial vessels c and d must be in free communication with the atmosphere to ensure proper operation. In order to prevent the insulating liquid from deteriorating under the influence of air humidity, the partial vessels c and d are connected to the atmosphere in a manner known per se via a dehumidifier m of known design and pipelines n, l and o.

Im Falle, dass Reparaturen an den Apparateschutzeinrichtungen und Hochspannungsdurchführungen des Transformators vorgenommen werden müssen, ist es von besonderem Vorteil, wenn die oberhalb des Apparategehäuses befindlichen Ölräume entleert werden können. Dies wird in Weiterbildung der Erfindung dadurch ermöglicht, dass das zweite Teilgefäss d durch eine verschliessbare Rohrleitung p mit dem Apparategehäuse a inIn the event that repairs have to be made to the apparatus protection devices and high-voltage bushings of the transformer, it is particularly advantageous if the oil spaces located above the apparatus housing can be emptied. In a further development of the invention, this is made possible by the fact that the second partial vessel d is connected to the apparatus housing a in through a closable pipeline p

Verbindung gebracht wird. Auf diese Weise ist es ohne weiteres möglich, das Öl aus dem oberen Teilgefäss c durch Öffnen der Rohrleitung p durch das Apparategehäuse in das untere Teilgefäss d zurückfliessen zu lassen. Hierdurch werden Reparaturarbeiten auf dem Apparat bzw. an den Schutzeinrichtungen wesentlich erleichtert. Die Rückführung des Öles in das obere Teilgefäss c erfolgt wiederum nach Schliessen der Rohrleitung p mittels der Ölpumpe g.Is associated. In this way it is easily possible to let the oil flow back from the upper sub-vessel c by opening the pipeline p through the apparatus housing into the lower sub-vessel d. This makes repair work on the apparatus or on the protective devices much easier. The oil is returned to the upper part of the vessel c after the pipe p has been closed by means of the oil pump g.

Bei Bränden über den Apparat - hervorgerufen durch Klemmenkurzschluss, Blitzschlag usw. - mit nachfolgenden Porzellanbrüchen ist eine schnelle Entleerung der über dem Apparategehäuse befindlichen Ölräume die sicherste Rettung des Apparates. Dies kann wiederum durch Öffnen der Rohrleitung p, gegebenenfalls durch Fernantrieb der Schieberspindel, erreicht werden.In the event of a fire over the apparatus - caused by a terminal short circuit, lightning strike, etc. - with subsequent porcelain breakage, a quick emptying of the oil spaces above the apparatus housing is the safest way to rescue the apparatus. This can in turn be achieved by opening the pipeline p, if necessary by operating the valve stem remotely.

Die Erfindung ist im übrigen nicht auf das in der Abb. dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt; sie kann in gleicher Weise auch bei anderen elektrischen Apparaten mit Ölfüllung angewendet werden, bei denen die gleichen Schwierigkeiten hinsichtlich der Unterbringung des erforderlichen Ausdehnungsgefässes auftreten. Weiter ist es entgegen dem Ausführungsbeispiel auch ohne weiteres möglich, das zweite grössere Teilgefäss d für sich noch in zwei oder mehrere parallel geschaltete Teilgefässe zu unterteilen, wenn dies mit Rücksicht auf die Grösse des Gefässes d und bestimmte Anbaumöglichkeiten in Nischen o.dgl. am Apparategehäuse ratsam erscheint.The invention is not limited to the embodiment shown in the figure; it can also be used in the same way with other electrical apparatus with an oil filling, in which the same difficulties arise with regard to accommodating the required expansion vessel. Furthermore, contrary to the exemplary embodiment, it is also easily possible to subdivide the second larger sub-vessel d into two or more parallel-connected sub-vessels if this takes into account the size of the vessel d and certain mounting options in niches or the like. appears advisable on the device housing.

Claims

2.) Electrical high-voltage apparatus according to claim 1, characterized in that the control of the pump (g) takes place by means of relays (A) which are actuated as a function of the liquid level in the sub-vessel (c). 3.) Electrical high-voltage apparatus according to claim 1 to 2, characterized in that the air spaces of the two sub-vessels (c, d) are connected in a manner known per se to the atmosphere via dehumidifiers (m). 4.) Electrical high-voltage apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the second partial vessel (d) is connected to the apparatus housing (a) at any point by a closable pipe (p). 5.) Electrical high-voltage apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the second sub-vessel (d) is still divided into two or more parallel-connected sub-vessels. New claim 1:

1.) Electrical high-voltage apparatus, in particular a transformer with a housing filled with insulating liquid and with an expansion vessel, characterized in that the expansion vessel measured at least for the volume of the insulating liquid which fluctuates between the lowest and highest temperature is transferred to a partial vessel (c) attached above the apparatus housing (a) ) and a second sub-vessel (d) attached at any height and at any point on the apparatus housing (a), and that the first sub-vessel (c) arranged above the apparatus housing with the lower-lying second sub-vessel (d) through an overflow pipe (e ) and is connected by a second pipeline (f) into which a delivery device, e.g. a pump (g) is switched on, which, when the temperature in the apparatus housing (a) drops, transfers the insulating liquid from the second partial vessel (d) into the first partial vessel ( c) promoted back.