ITVI20070223A1 - Rele di buchholz per la protezione di apparecchiature elettriche di potenza isolate in olio. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale:

La presente invenzione si riferisce ad un relè di Buchholz per la protezione di apparecchiature elettriche di potenza isolate in olio, per esempio trasformatori di potenza.

Notoriamente, un'apparecchiatura elettrica di potenza isolata ad olio, ad esempio un trasformatore in bagno d'olio isolante, comprende un relè di Buchholz, un dispositivo elettrico che interviene quando nel trasformatore si registra uno sviluppo anomalo di gas, solitamente indice di un grave guasto, oppure quando compaiono rilevanti correnti d'olio.

La presenza di gas e/o di rilevanti correnti d'olio all'interno di un trasformatore isolato in olio è sempre sinonimo di un cattivo funzionamento.

In taluni casi, il gas proviene dall'esterno e viene immesso all'interno del trasformatore attraverso le pompe di circolazione; in altri casi, il gas viene prodotto dalla decomposizione degli isolanti, liquidi o solidi, causata da surriscaldamenti o dalla comparsa di archi elettrici.

Similmente, la presenza di forti correnti d'olio è certamente è causata da gravi guasti, ai quali si accompagnano eccessive produzioni di gas, o, in altri casi, dalla presenza di cortocircuiti oppure di falle nell'involucro esterno del trasformatore.

Il relè di Buchholz viene applicato in corrispondenza della parte più alta del trasformatore ed in posizione sottostante al recipiente o vaso di espansione, comunemente chiamato "conservatore".

In alcuni casi è conveniente inclinare opportunamente il tubo di connessione tra trasformatore e conservatore affinché il relè di Buchholz assuma la posizione più alta sul trasformatore stesso.

In condizioni di normale funzionamento, inoltre, il relè di Buchholz è riempito di olio.

Il relè di Buchholz include generalmente una carcassa esterna, ottenuta per fusione in lega di alluminio, al cui interno è disposto un telaio di supporto per un dispositivo mobile che comprende un galleggiante superiore ed un galleggiante inferiore preposti ad azionare opportuni interruttori magnetici.

In particolare, il galleggiante superiore abilita o disabilita, per mezzo del relativo interruttore, un circuito di allarme mentre il galleggiante inferiore aziona, in modo equivalente, un circuito di arresto del funzionamento del trasformatore.

Il gas che si forma internamente al trasformatore tende a defluire verso l'alto e si accumula all'interno del relè di Buchholz provocando un abbassamento del livello dell'olio ivi presente.

Tale abbassamento del livello d'olio viene rilevato dapprima dal galleggiante superiore, che aziona così il circuito di allarme, e successivamente, qualora l'accumulo di gas continui divenendo rilevante, dal galleggiante inferiore direttamente collegato al circuito di arresto del trasformatore dalla linea di alimentazione .

Per rilevare la presenza di forti correnti d'olio, il relè di Buchholz impiega, invece, una valvola di regolazione opportunamente tarata, sensibile alla portata d'olio ed anch'essa collegata al circuito di arresto del trasformatore dall'alimentazione.

La valvola di regolazione è costituita da un corpo sagomato che, nel momento in cui è direttamente investito da sensibili correnti d'olio, di valore superiore ad una soglia prestabilita, ruota rispetto ad un proprio asse provocando l'intervento dell'interruttore magnetico del circuito di arresto. Per riaprire il contatto, è sufficiente che la corrente d'olio scenda al di sotto del valore prestabilito di intervento.

La suddetta soglia prestabilita viene stabilita da specifiche norme in materia ma molto spesso viene determinata dall 'utilizzatore stesso, cosicché il costruttore dei relè in esame deve necessariamente diversificare la propria produzione in base alle esigenze di taratura della valvola.

Si precisa che la massima sensibilità di intervento del circuito di arresto corrisponde ad una soglia prestabilita minima di portata d'olio, sia essa volumetrica o massica, che investe la valvola di regolazione .

Alcune tipologie note di relè di Buchholz prevedono di modificare la taratura della valvola di regolazione aggiungendo o togliendo appositi contrappesi applicati nella parte inferiore.

In altri casi di tipo noto, la taratura della valvola di regolazione avviene muovendo la stessa lungo guide appropriate o, ancora, utilizzando viti di fissaggio in modo da parzializzare la superficie della valvola che risente del flusso d'olio.

Esistono attualmente sul mercato relè di Buchholz di più recente concezione che prevedono di variare la sensibilità di intervento del circuito di arresto del trasformatore, ossia la soglia prestabilita della portata d'olio a cui la valvola di regolazione ruota, tramite la predisposizione su un'aletta laminare piana del corpo sagomato della valvola di regolazione di uno o più settori fratturabili , staccabili in maniera definitiva dall'utilizzatore a seconda delle esigenze operative del trasformatore impostate.

Perciò, se 1 'utilizzatore desidera ottenere la massima sensibilità di intervento della valvola di regolazione la mantiene nello stato originario, come fornita dal costruttore, mentre se vuole ridurre la sensibilità di intervento della valvola stessa, aumentando la portata d'olio ammissibile, asporta un numero conveniente di settori fratturabili .

Ciò permette al costruttore di standardizzare la propria produzione di relè di Buchholz lasciando all'utente finale la libertà di scelta sulla soglia prestabilita di intervento del circuito di arresto di fronte a portate d'olio di valore elevato.

Tuttavia, i relè di Buchholz così come sino ad oggi concepiti non consentono di superare un certo limite per la citata soglia prestabilita cui interviene la valvola di regolazione e, di conseguenza, il circuito di arresto del trasformatore.

Tale limite per la portata d'olio ammesso dai relè di Buchholz di tipo noto corrisponde ad un valore della velocità dell'olio di circa 2 m/s.

Questo fattore rappresenta un inconveniente nel settore in questione se si considera che la clientela richiede sempre più di innalzare la soglia di intervento del circuito di arresto del trasformatore, portandola a valori corrispondenti a velocità del fluido di 2,5-3 m/s, riducendo, di converso, la sensibilità d'intervento della valvola di regolazione .

La presente invenzione si propone di superare l'inconveniente della tecnica nota testé lamentato. In particolare, è scopo principale dell'invenzione fornire un relè di Buchholz per la protezione di apparecchiature elettriche isolate in olio che consenta di innalzare la soglia di intervento della valvola di regolazione e, di conseguenza, del circuito di arresto del trasformatore a fronte di rilevanti portate d'olio.

E' un secondo scopo della presente invenzione realizzare un relè di Buchholz che mantenga comunque una semplice costruzione.

Gli scopi detti vengono raggiunti tramite un relè di Buchholz per la protezione di apparecchiature elettriche di potenza isolate in olio secondo la rivendicazione 1 allegata, cui si rinvia per brevità.

Altre caratteristiche tecniche di dettaglio del relè di Buchholz dell'invenzione sono evidenziate nelle corrispondenti rivendicazioni dipendenti.

Vantaggiosamente, il relè di Buchholz secondo l'invenzione permette di ridurre rispetto all'arte nota la sensibilità di intervento della valvola di regolazione quando investita da portate d'olio di una certa consistenza per l'ambito in questione.

Ancora vantaggiosamente, il relè di Buchholz risulta appetibile alla clientela in quanto capace di soddisfare un numero superiori di condizioni operative rispetto a relè equivalenti di tipo noto. Ulteriori specificità e peculiarità dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue, relativa ad una preferita realizzazione, data a titolo esemplificativo ma non limitativo in riferimento alle allegate tavole di disegno ove:

- la figura 1 è una vista assonometrica del relè di Buchholz secondo l'invenzione;

- la figura 2 è una vista assonometrica ingrandita di un particolare di figura 1.

Il relè di Buchholz per la protezione di apparecchiature elettriche di potenza isolate in olio, ad esempio trasformatori, è illustrato in figura dove viene globalmente indicato con 1.

In particolare, il relè di Buchholz 1 secondo l'invenzione viene integrato tra il trasformatore, non raffigurato, ed un recipiente di espansione, o conservatore, anch'esso non rappresentato.

Come si osserva, il relè di Buchholz 1 comprende:

- un telaio di supporto 2, a titolo preferenziale realizzato in materiale plastico, che si trova a diretto contatto con l'olio;

- mezzi di azionamento, complessivamente segnalati con 3, accoppiati al telaio di supporto 2 rispetto al quale sono mobili;

- mezzi interruttori, nell'insieme indicati con 4, operativamente connessi ai mezzi di azionamento 3, preposti ad abilitare/disabilitare un circuito di allarme e/o un circuito di arresto dell'apparecchiatura elettrica, non evidenziati; - una valvola di regolazione del flusso d'olio F, nel complesso numerata con 5, accoppiata al telaio di supporto 2, adatta ad essere interessata dal flusso d'olio F per individuare una prima posizione in cui disabilita il circuito di arresto dell'apparecchiatura elettrica ed una seconda posizione in cui, se la portata d'olio supera una soglia prestabilita, abilita il circuito di arresto di detta apparecchiatura elettrica.

In accordo con l'invenzione, il relè di Buchholz include mezzi di contrasto, nel complesso numerati con 6, associati sia al telaio di supporto 2 sia alla valvola di regolazione 5 per mantenerla nella suddetta prima posizione quando investita dal flusso d'olio F sino a che la portata d'olio non supera la soglia prestabilita.

Il relè di Buchholz 1 comprende, inoltre, una carcassa esterna 7 che definisce una camera interna 23 in cui è contenuto olio ed il telaio di supporto 2, fissato alla carcassa esterna 7, secondo quanto forma consuetudine nei relè equivalenti di tipo noto. La carcassa esterna 7 è del tipo di per sé noto ed è ottenuta preferibilmente per fusione in lega di alluminio a prova di tenuta.

Inoltre, la carcassa esterna 7 del relè di Buchholz 1 è dotata del tradizionale coperchio 8 da cui si sviluppa un rubinetto di scarico del gas ed una valvola di prova pneumatica, entrambi non indicati da un numero di riferimento, nonché un organo per prova meccanica 9.

Oltre a ciò, la carcassa esterna 7 presenta un tappo, non rappresentato, per lo scarico dell'olio.

La figura 2 evidenzia che, di preferenza, i mezzi di contrasto 6 comprendono un primo elemento ferromagnetico 10, applicato alla valvola di regolazione 5, ed un secondo elemento ferromagnetico 11, affacciato al primo elemento ferromagnetico 10, associato al telaio di supporto 2 tramite una lamina di riferimento 12.

La lamina di riferimento 12 è collegata tramite mezzi di fissaggio, nel complesso indicati con 13, all'estremità libera 2a del telaio di supporto 2.

Nella fattispecie, la lamina di riferimento 12 presenta in pianta un profilo sostanzialmente a forma di C, mentre in sezione trasversale un profilo rettangolare .

La lamina di riferimento 12 è, altresì, realizzata in materiale metallico, preferibilmente ma non necessariamente ottone.

Secondo la preferita forma esecutiva qui descritta dell'invenzione, il primo elemento ferromagnetico 10 è stabilmente inserito in un alloggiamento sagomato 14 ricavato nella superficie laterale 15a di un'aletta laminare 15 appartenente alla valvola di regolazione 5 e presenta un tratto di una delle sue facce laterali visibile all'esterno.

Più in dettaglio, il primo inserto ferromagnetico 10 è in questo caso inserito a scatto all'interno dell'alloggiamento sagomato 14, pur rimanendo inteso che in altre soluzioni costruttive dell'invenzione esso potrà essere accoppiato mediante generici mezzi di giunzione, per esempio sostanze collanti.

La superficie laterale 15a dell'aletta laminare 15 è orientata frontalmente alla direzione di avanzamento del flusso d'olio F, come si rileva dalla figura 1. Il secondo elemento ferromagnetico 11 è stabilmente accoppiato alla parete esterna 16a di una porzione principale 16 della lamina di riferimento 12, dalla quale sporge per due sezioni affacciate al suddetto tratto del primo elemento ferromagnetico 10.

A titolo preferenziale ma non vincolante, la valvola di regolazione 5 presenta una forma cava essendo definita dall'aletta laminare 15 e da due fiancate sagomate 17, 18 tra loro distanziate e parallele che si dipartono dai bordi laterali 15b, 15c dell'aletta laminare 15 .

Ciascuna delle fiancate sagomate 17, 18 della valvola di regolazione 5 individua un piano ortogonale al piano individuato dall'aletta laminare 15.

Vantaggiosamente, la valvola di regolazione 5 è provvista di un contrappeso cilindrico 19 inserito in un foro circolare, non visibile, ricavato sulla fiancata sagomata 18 della valvola di regolazione 5. Nel caso specifico, le fiancate sagomate 17, 18 sono realizzate in corpo unico con l'aletta laminare 15: tanto le fiancate sagomate 17, 18 quanto l'aletta laminare 15 sono formate in materiale plastico.

Per quanto concerne i mezzi di azionamento 3, essi sono del tipo di per sé noto in questo genere di dispositivi, comprendendo un galleggiante mobile superiore 20 ed un galleggiante mobile inferiore 21. I mezzi interruttori 4 sono anch'essi del tipo di per sé noto alla persona esperta del ramo ed includono interruttori magnetici, come quello indicato con 22 in figura 2, connessi rispettivamente al circuito di allarme ed al circuito di arresto del trasformatore. In pratica, quindi, il galleggiante mobile superiore 20 ed il galleggiante mobile inferiore 21 agiscono per il tramite di corrispondenti interruttori magnetici sul circuito di allarme e sul circuito di arresto del trasformatore.

Altre realizzazioni dell'invenzione, non accompagnate da disegni, potranno prevedere che il relè di Buchholz comprenda uno o più elementi ferromagnetici aggiuntivi, disposti in serie, ossia sovrapposti, al primo elemento ferromagnetico, con l'obiettivo di aumentare la resistenza della valvola di regolazione a disporsi nella seconda posizione e, quindi, di diminuire ulteriormente la sensibilità di intervento della valvola di regolazione.

In condizioni operative, il relè di Buchholz 1 prevede che, in presenza di un abbassamento del livello dell'olio dovuto ad esempio alla formazione di gas che fluisce all'interno della carcassa esterna 7, il galleggiante mobile superiore 20 azioni l'interruttore magnetico 22 che interviene a sua volta sul circuito di allarme.

Ogni ulteriore abbassamento del livello dell'olio dovuto ad un incremento della formazione di gas nel trasformatore è rilevato dal galleggiante mobile inferiore 21 che realizza di conseguenza l'immediata chiusura del circuito di arresto.

Il relè di Buchholz 1 è sensibile, inoltre, a portate d'olio superiori ad una soglia prefissata, stabilita a piacimento, pur in limiti ragionevoli, dall 'utilizzatore finale.

Tali portate d'olio anomale che si instaurano tra il trasformatore ed il conservatore sono sovente frutto di un guasto grave all'interno del trasformatore, quale una scarica tra gli avvolgimenti, ed i loro effetti negativi devono, perciò, essere immediatamente bloccati o fortemente limitati.

Qualora la portata d'olio superi la soglia predefinita imposta con la taratura, la valvola di regolazione 5 ruota rispetto al telaio di supporto 2 per azionare direttamente il circuito di arresto del trasformatore .

In ogni caso, la valvola di regolazione 5 del relè di Buchholz secondo l'invenzione, grazie ai particolari mezzi di contrasto 6 di cui è fornita, fornisce una maggiore resistenza all'intervento del circuito di arresto del trasformatore.

La valvola di regolazione 5, infatti, è in grado di sopportare correnti d'olio, senza ruotare, non attivando così tale circuito di arresto, la cui velocità è anche di 2,5-3 m/s, superiori a quelle a cui sono tarati i relè di Buchholz di tipo noto.

Di conseguenza, mediante il relè dell'invenzione si riescono a gestire in maniera più efficiente anomalie di funzionamento temporanee o ininfluenti del trasformatore, evitando il distacco di questo dalla linea di alimentazione, come avviene, invece, nella tecnica nota equivalente.

In considerazione di quanto esposto, si comprende, perciò, che il relè di Buchholz per la protezione di apparecchiature elettriche isolate in olio dell'invenzione raggiunge gli scopi e realizza i vantaggi menzionati in precedenza.

In fase esecutiva, si potranno apportare modifiche al relè di Buchholz per la protezione apparecchiature elettriche di potenza isolate in olio consistenti, per esempio, in un telaio di supporto di diversa concezione costruttiva.

Inoltre, potranno sussistere altre esecuzioni dell'invenzione in cui i mezzi di contrasto associati alla valvola di regolazione ed al telaio di supporto sono di altra tipologia rispetto a quella descritta in precedenza, il che non inficia il vantaggio apportato dal presente brevetto.

E' chiaro, infine, che potranno essere realizzate numerose altre varianti del relè di Buchholz in questione, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva già espressa, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze, e potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Relè di Buchholz (1) per la protezione di apparecchiature elettriche di potenza isolate in olio comprendente : - un telaio di supporto (2) a contatto con l'olio; - mezzi di azionamento (3) accoppiati a detto telaio di supporto (2) rispetto al quale sono mobili; - mezzi interruttori (4), operativamente connessi a detti mezzi di azionamento (3) ed atti ad abilitare/disabilitare un circuito di allarme e/o un circuito di arresto di detta apparecchiatura elettrica; - almeno una valvola di regolazione (5) del flusso d'olio (F), accoppiata a detto telaio di supporto (2), atta ad essere interessata da detto flusso d'olio (F) per individuare una prima posizione in cui disabilita detto circuito di arresto di detta apparecchiatura elettrica ed una seconda posizione in cui, se la portata d'olio supera una soglia prestabilita, abilita detto circuito di arresto di detta apparecchiatura elettrica, caratterizzato dal fatto di includere mezzi di contrasto (6) associati a detto telaio di supporto (2) ed a detta valvola di regolazione (5) per mantenerla in detta prima posizione.
2. 2. Relè (1) come alla rivendicazione 1) caratterizzato dal fatto che detti mezzi di contrasto (6) comprendono un primo elemento ferromagnetico (10), applicato a detta valvola di regolazione (5), ed un secondo elemento ferromagnetico (11), affacciato a detto primo elemento ferromagnetico (10), associato a detto telaio di supporto (2) tramite una lamina di riferimento (12).
3. 3. Relè (1) come alla rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che detta lamina di riferimento (12) è collegata tramite mezzi di fissaggio (13) all'estremità libera (12a) di detto telaio di supporto (2).
4. 4. Relè (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni 2) o 3) caratterizzato dal fatto che detta lamina di riferimento (12) presenta in pianta un profilo sostanzialmente a forma di C ed in sezione trasversale un profilo rettangolare.
5. 5. Relè (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni da 2) a 4) caratterizzato dal fatto che detta lamina di riferimento (12) è realizzata in materiale metallico .
6. 6. Relè (1) come alla rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che detto primo elemento ferromagnetico (10) è stabilmente inserito in un alloggiamento sagomato (14) ricavato nella superficie laterale (15a) di un'aletta laminare (15) appartenente a detta valvola di regolazione (5) e presenta almeno un tratto di una delle sue facce laterali visibile all'esterno.
7. 7. Relè (1) come alla rivendicazione 6) caratterizzato dal fatto che detta superficie laterale (15a) di detta aletta laminare (15) è orientata frontalmente alla direzione di avanzamento di detto flusso d'olio (F).
8. 8. Relè (1) come alla rivendicazione 6) caratterizzato dal fatto che detto secondo elemento ferromagnetico (11) è stabilmente accoppiato alla parete esterna (16a) di una porzione principale (16) di detta lamina di riferimento (12), dalla quale sporge per almeno una sezione affacciata a detto tratto di detto primo elemento ferromagnetico (10) .
9. 9. Relè (1) come alla rivendicazione 6) caratterizzato dal fatto che detta valvola di regolazione (5) presenta una forma cava essendo definita da detta aletta laminare (14) e da due fiancate sagomate (17, 18) tra loro distanziate e parallele che si dipartono dai bordi laterali (15b, 15c) di detta aletta laminare (15).
10. 10. Relè (1) come alla rivendicazione 9) caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette fiancate sagomate (17, 18) di detta valvola di regolazione (5) individua un piano ortogonale al piano individuato da detta aletta laminare (15).
11. 11. Relè (1) come alla rivendicazione 10) caratterizzato dal fatto che detta valvola di regolazione (5) è provvista di un contrappeso cilindrico (19) inserito in almeno un foro circolare ricavato su almeno una di dette fiancate sagomate (17, 18) di detta valvola di regolazione (5).
12. 12. Relè (1) come alla rivendicazione 10) caratterizzato dal fatto che dette fiancate sagomate (17, 18) sono realizzate in corpo unico con detta aletta laminare (15), dette fiancate sagomate (17, 18) e detta aletta laminare (15) essendo formate in materiale plastico.
13. 13. Relè come una qualsiasi delle rivendicazioni da 2) a 6) caratterizzato dal fatto di comprendere uno o più elementi ferromagnetici aggiuntivi, disposti in serie a detto primo elemento ferromagnetico, atti ad aumentare la resistenza di detta valvola di regolazione a disporsi in detta seconda posizione.
14. 14. Relè (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere una carcassa esterna (7) che definisce una camera interna (23) nella quale è contenuto detto olio e detto telaio di supporto (2) fissato a detta carcassa esterna (7).