WO2002009127A1 - Vorrichtung zur verringerung der verunreinigung von flüssigkeiten durch gase und wasser - Google Patents

Vorrichtung zur verringerung der verunreinigung von flüssigkeiten durch gase und wasser

Info

Publication number
WO2002009127A1
WO2002009127A1 PCT/DE2001/002616 DE0102616W WO0209127A1 WO 2002009127 A1 WO2002009127 A1 WO 2002009127A1 DE 0102616 W DE0102616 W DE 0102616W WO 0209127 A1 WO0209127 A1 WO 0209127A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transformer
oil
tank
connecting tube
region
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/002616
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Altmann
Original Assignee
Daemisch, Georg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daemisch, Georg filed Critical Daemisch, Georg
Priority to AU2001281711A priority Critical patent/AU2001281711A1/en
Publication of WO2002009127A1 publication Critical patent/WO2002009127A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling

Definitions

  • the invention relates to a device for reducing the contamination of mineral oil and comparable liquids by gases and water, and in particular to a device which is particularly suitable for reducing the contamination of oil fillings in power transformers by atmospheric gases and water.
  • One of the examples of protecting pure liquids is the protection of oil fillings in power transformers against the ingress of gases and moisture from the atmosphere or environment.
  • thermohydraulic closure which is either installed directly in the expansion tank or in the pipeline to connect the upper area of the transformer tank to the lower area of the expansion tank is.
  • This solution uses the layers of thermal stratification that are created in the thermohydraulic seal container, which separates the cold and potentially contaminated oil from the expansion vessel from the hot oil in the transformer housing. Under suitable conditions, this layer behaves like a very thin and completely elastic membrane, which protects the oil filling of the transformer against the ingress of unwanted substances from the environment.
  • thermohydraulic closure In the event of a leak, there is no possibility of simply repairing this element on site, but it usually requires the replacement of the entire expansion tank.
  • some defects of the elastic element are eliminated, since the layer of heat stratification always forms spontaneously at the boundary layer of the hot and cold oil and can therefore not be permanently damaged, but to stabilize this layer there is a certain sufficient temperature gradient required in the container of the thermo-hydraulic seal.
  • a certain minimum volume is necessary so that the thermohydraulic closure is effective over the entire range of operating temperatures of the transformer.
  • This device for reducing the contamination of liquids by gases and water.
  • This device consists of the main container, in which the heat source is located, which is connected in its lower area with a tube to the dilatation vessel, which opens freely into the surrounding atmosphere.
  • the advantage of this device according to the invention is based in particular on the fact that there is a stable layer of the between the pure and warm liquid Forms heat stratification, which arises spontaneously under the heat source at the interface with the cold potentially contaminated liquid underneath, which is located in the lower area of the main container, the connecting tube and the dilatation container.
  • the layer formation in media of different temperatures and thus different densities is generally known and can also be observed in nature, e.g. B. heat inversion in the atmosphere, the formation of cold and warm water layers in the oceans and in reservoirs, also in applications in technology (e.g. density coatings in chemical and nuclear reactors, etc.).
  • the effect of these layers is usually disruptive to the processes mentioned, since these layers are very stable and generally very effectively prevent the required mixing of liquids. In the device according to the invention, however, this phenomenon and its relatively high stability are used to reduce the penetration of undesired admixtures of the protected liquid.
  • FIG. 1 One of the examples of the practical implementation according to the invention is shown in the accompanying drawing in FIG. 1, in which the device according to the invention is shown as a change in the usual design of a power transformer.
  • the device shown as an example for reducing the contamination of liquids by gases and moisture consists in particular of the transformer tank 1 and of the expansion tank 2, arranged above the transformer tank 1, the expansion tank 2 being connected on the one hand in the lower region to the lower connecting pipe 21 which opens into the lower region of the transformer tank 1 and, on the other hand, the expansion tank 2 is also connected in its upper region to the upper connecting tube 12 with the upper region of the transformer tank 1. Furthermore, that is Expansion tank 2 connected to the compensating tube 200 with the surrounding atmosphere.
  • the transformer tank 1 there is the active part of the transformer consisting of iron core 100 and the winding 10, the upper nozzle 1 1 1, which opens into the upper area of the oil cooler 1 1, being arranged on the upper left side of the transformer tank 1.
  • the lower nozzle 1 12 is arranged on the lower side of the transformer tank 1, which opens into the lower region of the oil cooler 1 1.
  • the lower connecting tube 21 is provided on the one hand in its vertical region with the lower thermal jacket 212 and, on the other hand, is equipped with a lower Buchholz relay 210, which opens into the lowermost region of the transformer tank 1 with the lower elbow 21 1 with drain slide closure 101.
  • the upper Buchholz relay 120 is installed, which is connected to the upper elbow 121 in the uppermost region of the transformer tank 1 empties.
  • the operation of the device according to the invention can best be described by comparing the processes that take place in the oil filling in the standard version of the transformer and in transformers designed according to the invention.
  • the current standard version of the transformer is shown schematically in drawing Fig. 2, and the arrangement of the transformer according to the invention is shown schematically in the drawing Fig. 1.
  • the oil filling in the transformer tank 1 is heated in both cases by the heat dissipation of the iron core 100 and the winding 10, and the heated oil runs through the upper connection 1 1 1 into the oil cooler 1 1 and, after recooling, it becomes the lower connection 1 12 passed back into the transformer tank 1, flows around and cools the magnetic circuit 100 and the winding 10 again and is fed back into the oil cooler 1 1.
  • the transformer tank 1 and the expansion vessel 2 are connected to the pipeline 102 under these conditions, which opens out from the uppermost area of the transformer tank 1 into the lowest area of the expansion tank 2.
  • the oil Under normal operating conditions in the transformer tank 1, the oil is continuously heated by the magnetic core 100 and the winding 10 and the oil in the expansion vessel 2 is simultaneously cooled by the atmospheric environment. As a result, there is always a considerable temperature difference between the transformer tank 1 and the expansion tank 2, the effect of which creates a steady flow of the hot oil through the upper half of the pipeline 102 from the transformer tank 1 into the expansion tank 2, where the oil saturates with atmospheric gases and possibly also with moisture. At the same time (under stable conditions), the same volume of the oil cooled in the expansion vessel 2 flows back through the lower cross-sectional half of the pipeline 102 into the transformer tank 1, the oil filling of which continuously contaminates it. In the context of this undesirable thermosiphon effect, the oil then acts as a carrier of the contaminating admixtures from the surrounding atmosphere into the system of the transformer.
  • the aim of the device according to the invention is to fundamentally suppress the transport of contaminants from the environment into the protected liquid in the transformer.
  • this aim is particularly achieved in the device according to the invention in that there is no direct and inclined pipe connection between the upper area of the transformer tank 1 and the lower area of the expansion vessel 2 in this device, in which an intense thermosiphon effect and corresponding transport of contaminants by the oil flow could occur, and further by actively using the layer of thermal stratification 3 which spontaneously arises in the boiler of each transformer with oil filling and as a barrier against the mixing of the hot and cold Oil acts in the lower area of the transformer tank 1 in the course of the heat gradation of the oil filling in the transformer.
  • the oil column in the lower connecting pipe 21 has a long length on the one hand and on the other hand there is a small cross section of the oil column in the upper connecting pipe 12, which additionally forms a siphon seal, consisting of the vertical section of the pipe 12, which has the length H in the oil filling of the expansion tank 2 dips. For this reason, the intensity of the entry of impurities by diffusion is negligible compared to the original intensive entry of impurities by the thermosiphon effect.
  • both tubes are surrounded by a lower thermal jacket 212 and an upper thermal jacket 122.
  • the maximum difference between the two levels H corresponds to the state where gases continuously escape from the transformer tank 1 (caused, for example, by faults in the winding 10) and collect in the upper region of the upper connecting tube 12 and through that Flow oil in the expansion tank 2 and gradually escape from this container into the environment.
  • the oil that cools the magnetic core 100 and winding 10 begins to heat up to a higher temperature, and the volume increases due to thermal dilation or expansion.
  • a corresponding increase in pressure pushes a part of the oil out of the transformer tank 1 and, on the one hand, reaches the open drain slide 101 and the lower elbow 21 1, the lower Buchholz relay 210 and the lower connecting pipe 21 in the expansion tank 2, where the oil level rises.
  • the device according to the invention advantageously uses the space of the lower region of the transformer tank 1 between the bottom of this container and the level of the lower mouth of the lower nozzle 1 12 as a work space for moving the layer of heat stratification 3.
  • This volume is in with its volume of the order of magnitude comparable to the volume of the expansion vessel container 2, the volume of which is designed for the change in volume of the oil filling of the transformer, derived from the temperature difference higher than 100 ° C.
  • the layer of heat stratification 3 only moves into this space, and their ability to effectively separate the hot and cold oil is with them Changes in no way affected. Since under the layer of heat stratification 3, in the lower connecting pipe 21 and in the expansion tank 2, the oil practically has the temperature of the surroundings and the temperature changes of the transformer are very slow, there is no mixing process when the cold oil flows through the lower connecting pipe 21, be it under the influence of temperature differences or due to turbulence and therefore no corresponding intensive transport of contaminants. The cold oil, stored under the layer of heat stratification 3, "shifts" only slowly when the temperature rises through the connecting pipe 21 in the expansion vessel 2 and, conversely, when the temperature drops, it flows back slowly into the transformer tank 1.
  • the layer of heat stratification 3 can theoretically rise to the level of the lower edge of the lower nozzle 1 12 and its interaction with the flow of the cooled oil flowing out of the lower nozzle 1 12 can occur .
  • the previously completely flat surface of this layer is corrugated by the dynamic influence of the oil flow, but an intensive mixing of the warmer oil above the layer of heat stratification 3 with the cold oil below this layer occurs in general not.
  • the advantage of the device according to the invention is its simplicity, which enables an effortless and low-cost adaptation of already existing transformers and increases their instantaneous and long-term reliability by the subsequent radical reduction in the contamination of their oil fillings with atmospheric gases and moisture.
  • Another advantage of the device according to the invention lies in the fact that the energy sources and volume capacities that are available in every power transformer with oil filling are used to the maximum.
  • the power loss of the magnetic circuit and the winding is used as a heat source, necessary to create a stable layer of thermal stratification and at the same time the lower area of the transformer tank is used as a space where this layer can move freely and effectively separate the protected liquid from the environment, even with significant temperature changes, derived e.g. B. from the change in the transformer load.
  • the advantage of the device according to the invention is further particularly that it does not contain any mechanically moving parts which can therefore not be damaged in normal operation and are therefore not subject to inspection and repair.
  • Another advantage is the fact that the device according to the invention not only increases the function of the standard protection of the transformers, ie the Buchholz relay, but by doubling it also considerably increases the reliability, sensitivity and selectivity of this protection.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung der Verunreinigung von Flüssigkeiten durch Luftgemisch und Wasser und dies besonders der Ölfüllungen von Leistungstransformatoren. Die Vorrichtung besteht aus dem Transformatorkessel, Ausdehnungsgefäss und oberem und unterem Verbindungsrohr. Der Transformatorkessel ist dabei in seinem unteren Bereich gekoppelt durch das untere Verbindungsrohr mit dem unteren Bereich des Ausdehnungsgefässes und gleichzeitig ist auch der Transformatorkessel gekoppelt in seinem oberen Bereich durch das obere Verbindungsrohr mit dem oberen Bereich des Ausdehnungsgefässes.

Description

Vorrichtung zur Verringerung der Verunreinigung von Flüssigkeiten durch
Gase und Wasser
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verringerung der Verunreinigung von Mineralöl und vergleichbaren Flüssigkeiten durch Gase und Wasser und dabei insbesondere auf eine Vorrichtung, die sich besonders zur Verringerung der Verunreinigung von Ölfüllungen von Leistungstransformatoren durch atmosphärische Gase und Wasser eignet.
Die gegenwärtigen Lösungen zur Reduktion der Verunreinigung von Mineralölen oder vergleichbaren Flüssigkeiten duch Gase und Wasser unterscheiden sich einerseits nach dem angewendeten Prinzip, andererseits nach dem Grad des Schutzes, den diese Lösungen den zu schützenden Flüssigkeiten bieten.
Eines der Beispiele des Schutzes reiner Flüssigkeiten, bekannt aus der technischen Praxis, ist der Schutz von Ölfüllungen von Leistungstransformatoren gegen das Eindringen von Gasen und Feuchtigkeit aus der Atmosphäre bzw. Umgebung.
Die bekanntesten und meist angewandten Vorrichtungen beschränken sich auf die Verringerung der Luftfeuchtigkeit in der Ölfüllung der Transformatoren mittels Lufttrockner. Diese Trockner arbeiten entweder nach dem Prinzip der Absorbtion oder als Kältefallen und sind üblicherweise in dem Verlauf der Rohrleitung zwischen einem Ausdehnungsgefäß des Transformators und der Atmosphäre angeordnet.
Als weitere wesentlich wirksamere Lösung der Verminderung nicht nur des Eindringens von Luftfeuchtigkeit, sondern auch von atmosphärischen Gasen in die zu schützende Ölfüllung ist der Einbau von elastischen Elementen bekannt, im allgemeinen in Form einer Membrane direkt im Ausdehnungsgefäß des Transformators, über die die zu schützende Flüssigkeit gegenüber der Atmosphäre abgedeckt ist.
Eine weitere relativ neue Lösung besteht in der Verringerung des Eindringens von atmosphärischen Gasen und Feuchtigkeit in den Transformator mit dem sog. thermohydraulischen Verschluss, der entweder direkt in dem Ausdehnungsgefäß oder in die Rohrleitung zur Verbindung des oberen Bereiches des Transformatorkessels mit dem unteren Bereich des Ausdehnungsgefäßes eingebaut ist. Bei dieser Lösung werden die Schichten der Wärmestratifikation genutzt, die im Behälter des thermohydraulischen Verschlusses entstehen, der das kalte und potentiell verunreinigte Öl aus dem Ausdehnungsgefäß vom heißen Öl des Transformatorengehäuses trennt. Diese Schicht verhält sich unter geeigneten Bedingungen wie eine sehr dünne und vollkommen elastische Membrane, die die Ölfüllung des Transformators gegenüber Eindringen von unerwünschten Stoffen aus der Umgebung schützt.
Alle angeführten Lösungen und auf ihnen basierende Vorrichtungen weisen einige Mängel auf.
Der Grundmangel aller Vorrichtungen, die nur das Eindringen der Luftfeuchtigkeit in den Transformator verhindern oder verringern besteht in der Tatsache, daß durch diese nur die Verunreinigung des Transformators mit Wasser beeinflußt wird und dadurch auch nur seine augenblickliche Zuverlässigkeit. Diese Lösungen verhindern nämlich keineswegs das Eindringen von unerwünschten Gasen, besonders von Sauerstoff in den Transformator und sind somit nicht in der Lage, die Alterung durch Oxidation zu unterbinden, und zwar sowohl des Öles als auch im Besonderen der festen Isolierstoffe. Diese Alterung beeinflußt aber die Langzeit-Zuverlässigkeit des Gerätes negativ. Der Hauptmangel eines Luftabschlusses des Transformators mittels einer im Ausdehnungsgefäß des Transformators eingebauten Membrane besteht in der Tatsache, daß diese Lösung relativ aufwendig ist und unter Betriebsbedingungen die Kontrolle der Dichtheit des elastischen Elementes erfordert. Im Falle der Undichtheit besteht keine Möglichkeit, dieses Element auf einfache Weise vor Ort zu reparieren, sondern es erfordert in der Regel den Austausch des gesamten Ausdehnungsgefäßes. Im Falle der Anwendung des thermohydraulischen Verschlusses entfallen zwar einige Mängel des elastischen Elementes, da die Schicht der Wärmestratifikation sich spontan immer an der Grenzschicht des heißen und kalten Öles ausbildet und kann somit nicht dauerhaft beschädigt werden, zur Stabilisierung dieser Schicht ist jedoch ein bestimmtes ausreichendes Temperaturgefälle im Behälter des thermohydraulischen Verschlusses erforderlich. Zudem ist ein bestimmtes Mindestvolumen notwendig, damit der thermohydraulische Verschluß über den gesamten Bereich der Betriebstemperaturen des Transformators wirksam ist. Durch diese Einschränkungen wird die Konstruktion des Transformators ungünstig beeinflußt (im allgemeinen vergrößert sich das Transportprofil), eine Anpassung an einen Luftabschluß ist notwendig. Außerdem kann es erforderlich sein, für die Stabilisierung der Wärmestratifikationsschicht durch Absaugung des Öles aus dem Verschluß weitere Zusatzeinrichtungen vorzusehen, die die Wartung und den Betrieb des Transformators komplizieren.
Die oben angeführten Probleme werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verringerung der Verunreinigung von Flüssigkeiten durch Gase und Wasser gelöst. Diese Vorrichtung besteht aus dem Hauptbehälter, in dem sich die Wärmequelle befindet, die in ihrem unteren Bereich mit einem Rohr mit dem Dilatationsgefäß verbunden ist, das frei in die umgebende Atmosphäre mündet.
Der Vorteil dieser Vorrichtung nach der Erfindung beruht besonders auf der Tatsache, daß sich zwischen der reinen und warmen Flüssigkeit eine stabile Schicht der Wärmestratifikation ausbildet, die spontan unter der Wärmequelle an der Grenzschicht zur darunter befindlichen kalten potentiell verunreinigten Flüssigkeit entsteht, die sich im unteren Bereich des Hauptbehälters, dem Verbindungsrohr und Dilatationsbehälter befindet.
Die Schichtbildung in Medien unterschiedlicher Temperatur und dadurch hervorgerufen unterschiedlicher Dichte ist allgemein bekannt und kann auch in der Natur beobachtet werden, z. B. die Wärmeinversion in der Atmosphäre, die Entstehung von kalten und warmen Wasserschichten in Ozeanen und in Talsperren, auch bei Anwendungen in der Technik (z. B. Dichteschichtungen in chemischen und Kernreaktoren usw.). Die Wirkung dieser Schichten ist meistens für die angesprochenen Prozesse störend, da diese Schichten sehr stabil sind und im allgemeinen sehr wirksam die geforderte Durchmischung von Flüssigkeiten verhindern. In der Vorrichtung nach der Erfindung wird diese Erscheinung und ihre relativ hohe Stabilität dagegen zur Verringerung des Eindringens von unerwünschten Beimischungen der geschützten Flüssigkeit genutzt.
Eines der Beispiele der praktischen Verwirklichung nach der Erfindung ist in der beigelegten Zeichnung in Fig.1 dargestellt, in der die Vorrichtung nach der Erfindung als Änderung der üblichen Bauweise eines Leistungstransformators dargestellt ist.
Nach dieser Figur besteht die als Beispiel wiedergegebene Vorrichtung zur Verringerung der Verunreinigung von Flüssigkeiten durch Gase und Feuchtigkeit insbesonders aus dem Transformatorkessel 1 und aus dem Ausdehnungsgefäß 2, angeordnet oberhalb des Transformatorkessels 1 , wobei das Ausdehnungsgefäß 2 einerseits im unteren Bereich an das untere Verbindungsrohr 21 angeschlossen ist, das in den unteren Bereich des Transformatorkessels 1 mündet, und andererseits das Ausdehnungsgefäß 2 auch in seinem oberen Bereich mit dem oberen Verbindungsrohr 12 mit dem oberen Bereich des Transformatorkessels 1 verbunden ist. Weiterhin ist das Ausdehnungsgefäß 2 mit dem Ausgleichsrohr 200 mit der umgebenden Atmosphäre verbunden.
Im Transformatorkessel 1 befindet sich der aktive Teil des Transformators bestehend aus Eisenkern 100 und der Wicklung 10, wobei an der linken oberen Seite des Transformatorkessels 1 der obere Stutzen 1 1 1 angeordnet ist, der in den oberen Bereich des Ölkühlers 1 1 mündet. Gleichzeitig ist an der unteren Seite des Transformatorkessels 1 der untere Stutzen 1 12 angeordnet, der in den unteren Bereich des Ölkühlers 1 1 mündet.
Das untere Verbindungsrohr 21 ist einerseits in seinem senkrechten Bereich mit dem unteren Thermomantel 212 versehen und andererseits mit einem unteren Buchholzrelaise 210 ausgestattet, das mit dem unteren Kniestück 21 1 mit Ablaßschieberverschluß 101 in den untersten Bereich des Transformatorkessels 1 mündet.
In das obere Verbindungsrohr 12, dessen rechter senkrechter Strang in den unteren Bereich des Ausdehnungsgefäßes 2 mündet und dessen linker senkrechter Strang mit oberen Thermomantel 122 versehen ist, ist das obere Buchholzrelaise 120 eingebaut, das mit dem oberen Kniestück 121 in den obersten Bereich des Transformatorkessels 1 mündet.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung kann am besten durch Vergleich der Vorgänge beschrieben werden, die in der Ölfüllung bei der Standardausführung des Transformators und bei Transformatoren ausgebildet nach der Erfindung stattfinden. Die gegenwärtige Standardausführung des Transformators ist schematisch in Zeichnung Fig. 2 dargestellt, und die Anordnung des Transformators nach der Erfindung schematisch in der Zeichnung Bild 1.
Unter normalen Betriebsbedingungen wird in beiden Fällen die Ölfüllung im Transformatorkessel 1 durch die Wärmeverlustleistung des Eisenkerns 100 und der Wicklung 10 erwärmt und das erwärmte Öl läuft durch den oberen Stutzen 1 1 1 in den Ölkühler 1 1 und nach der Rückkühlung wird es mit dem unteren Stutzen 1 12 zurück in den Transformatorkessel 1 geleitet, umfließt und kühlt erneut den Magnetkreis 100 und die Wicklung 10 und wird wieder in den Ölkühler 1 1 zugeleitet. *
Bei der Standardausführung des Transformators in Fig. 2 ist unter diesen Bedingungen der Transformatorkessel 1 und das Ausdehnungsgefäß.2 mit der Rohrleitung 102 verbunden, das aus dem obersten Bereich des Transformatorkessels 1 in den untersten Bereich des Ausdehnungsgefäßes 2 mündet.
Unter normalen Betriebsbedingungen im Transformatorkessel 1 wird das Öl stetig durch den Magnetkern 100 und die Wicklung 10 erwärmt und das Öl in dem Ausdehnungsgefäß 2 gleichzeitig von der atmosphärischen Umgebung gekühlt. Dadurch entsteht zwischen dem Transformatorkessel 1 und dem Ausdehnungsgefäß 2 immer ein beträchtlicher Temperaturunterschied, durch dessen Wirkung eine stetige Strömung des heißen Öles durch die obere Hälfte der Rohrleitung 102 aus dem Transformatorkessel 1 in das Ausdehnungsgefäß 2 entsteht, wo sich das Öl mit atmosphärischen Gasen sättigt und ggf. auch mit Feuchtigkeit. Gleichzeitig (unter stabilen Bedingungen) fließt das gleiche Volumen des in dem Ausdehnungsgefäß 2 abgekühlten Öls durch die untere Querschnittshälfte der Rohrleitung 102 zurück in den Transformatorkessel 1 , dessen Ölfüllung es dadurch ständig verunreinigt. Im Rahmen dieses unerwünschten Thermosiphoneffektes wirkt dann das Öl als Träger der verunreinigenden Beimischungen aus der umgebenden Atmosphäre in das System des Transformators.
Die Schicht der Wärmestratifikation 3, die sich immer spontan unterhalb des unteren Stutzens 1 12 bildet, bewegt sich in diesem Fall bei Temperaturänderungen bzw. Änderungen der Transformatorbelastung praktisch überhaupt nicht.
Das Ziel der Vorrichtung nach der Erfindung besteht in der grundsätzlichen Unterdrückung des Transportes von Verunreinigungen aus der Umgebung in die geschützte Flüssigkeit im Transformator.
Wie aus dem Vergleich der Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, wird dieses Ziel in der Vorrichtung nach der Erfindung besonders dadurch erreicht, daß in dieser Vorrichtung keine direkte und geneigte Rohrverbindung zwischen dem oberen Bereich des Transformatorkessels 1 und dem unteren Bereich des Ausdehnungsgefäßes 2 existiert, in dem ein intensiver Thermosiphoneffekt und entsprechender Transport von Verunreinigungen durch die Ölströmung auftreten könnte, und ferner dadurch, daß aktiv die Schicht der Wärmestratifikation 3 genutzt wird, die spontan in dem Kessel jedes Transformators mit Ölfüllung entsteht und als Barriere gegen die Durchmischung des heißen und kalten Öles in dem unteren Bereich des Transformatorkessels 1 im Verlauf der Wärmeabstufung der Ölfüllung im Transformator wirkt.
Bei nach der Erfindung modifizierten Transformatoren wird somit der Transport von Verunreinigungen aus der umgebenden Atmosphäre in das Öl im Transformatorkessel 1 über der Schicht der Wärmestratifikation 3 lediglich auf Diffusion reduziert. Die unerwünschten Beimischungen müssen somit vom Ursprungsort, d.h. Ausdehnungsgefäß 2 in die geschützte Ölfüllung im Transformatorkessel 1 durch die Ölsäulen im unteren Verbindungsrohr 21 und oberen Verbindungsrohr 12 durchdiffundieren.
Die Ölsäule im unteren Verbindungsrohr 21 hat einerseits eine große Länge und andererseits ist ein geringer Querschnitt der Ölsäule im oberen Verbindungsrohr 12 vorhanden, das zusätzlich einen Siphonabschluß bildet, bestehend aus dem senkrechten Abschnitt des Rohres 12, das mit der Länge H in die Ölfüllung des Ausdehnungsgefäßes 2 eintaucht. Aus diesem Grund ist die Intensität des Eintrags von Verunreinigungen durch Diffusion vernachlässigbar, gegenüber dem ursprünglichen intensiven Eintrag von Verunreinigungen durch den Thermosiphoneffekt.
Zu einer wirksameren Verhinderung der unerwünschten konvektiven Mischung des Öls im senkrechten Bereich des unteren Verbindungsrohres 21 und senkrechten Bereich des oberen Verbindungsrohres 12, das durch äußere Erwärmung der entsprechenden Ölsäule hervorgerufen werden kann, sind beide Rohre mit unterem Thermomantel 212 und oberem Thermomantel 122 umgeben.
Die eventuelle Entweichung von Gasen aus dem Transformatorkessel 1 ist mit der Vorrichtung nach der Erfindung keineswegs eingeschränkt, da die Gase nach dem Durchgang des oberen Kniestücks 121 und oberen Buchholzrelaise 120 ungehindert das obere Verbindungsrohr 12 durchströmen und nach Durchströmen des Olinhaltes im Ausdehnungsgefäß 2 und des Ausgleichsrohres 200 frei in die Atmosphäre entweichen können.
Die maximale Differenz beider Pegel H, dargestellt in Bild 1 , entspricht dann dem Zustand, wo aus dem Transformatorkessel 1 dauernd Gase entweichen (hervorgerufen z. B. durch Störungen in der Wicklung 10) sich im oberen Bereich des oberen Verbindungsrohres 12 ansammeln und durch das Öl in dem Ausdehnungsgefäß 2 durchströmen und allmählich aus diesem Behälter in die Umwelt entweichen. Bei Anstieg der Belastung des Transformators beginnt sich das Öl, das den Magnetkern 100 und Wicklung 10 kühlt, zu erwärmen, und zwar auf eine höhere Temperatur, und durch die Wärmedilatation oder -ausdehnung erhöht sich das Volumen. Durch entsprechenden Druckanstieg wird ein Teil des Öles aus dem Transformatorkessel 1 gedrückt und gelangt einerseits über den geöffneten Ablaßschieber 101 und das untere Kniestück 21 1 , das untere Buchholzrelaise 210 und das untere Verbindungsrohr 21 in dem Ausdehnungsgefäß 2, wo der Ölpegel ansteigt. Zum anderen wird ein geringes Volumen von Öl durch das obere Kniestück 121 , das obere Buchholzrelaise 120 in das obere Verbindungsrohr 12 gedrückt, wo der Ölpegel gleichfalls ansteigt. Dieser Ablauf stoppt in dem Augenblick, in dem sich im Transformatorkessel 1 die Temperatur der Ölfüllung auf einen neuen höheren Wert stabilisiert.
Die Schicht der Wärmestratifikation 3, die das heiße Öl vom kalten in dem Transformatorkessel 1 trennt, bewegt sich nun abwärts bis zum Erreichen eines neuen stabilisierten Zustandes.
Die Vorrichtung nach der Erfindung nutzt mit Vorteil den Raum des unteren Bereiches des Transformatorkessels 1 zwischen dem Boden dieses Behälters und dem Niveau der unteren Mündung des unteren Stutzens 1 12 als Arbeitsraum zur Bewegung der Schicht der Wärmestratifikation 3. Dieser Raum ist nämlich mit seinem Volumen in der Größenordnung vergleichbar mit dem Volumen des Ausdehnungsgefäßbehälters 2, dessen Volumen auf die Volumenänderung der Ölfüllung des Transformators, abgeleitet vom Temperaturunterschied höher als 100°C ausgelegt ist.
Demzufolge, bei normalen Änderungen der Betriebstemperatur des Transformators d.h. 30 - 60 °C, die z. B. dem Ein- und Ausschalten der Kühlungsventilatoren entsprechen, verschiebt sich die Schicht der Wärmestratifikation 3 lediglich in diesen Raum, und ihre Fähigkeit der wirksamen Trennung des heißen und kalten Öles ist mit diesen Änderungen keineswegs beeinflußt. Da unter der Schicht der Wärmestratifikation 3, im unteren Verbindungsrohr 21 und in dem Ausdehnungsgefäß 2 das Öl praktisch die Temperatur der Umgebung besitzt und die Temperaturänderungen des Transformators sehr langsam verlaufen, kommt es beim Durchfluß des kalten Öles durch das untere Verbindungsrohr 21 zu keinem Mischprozeß, sei es schon unter Einfluß der Temperaturunterschiede, oder wegen Turbulenzeinfluß und dadurch auch zu keinem entsprechenden intensiven Transport von Kontami nanten. Das kalte Öl, gelagert unter der Schicht der Wärmestratifikation 3 „verschiebt" sich bei Anstieg der Temperatur lediglich langsam durch das Verbindungsrohr 21 in dem Ausdehnungsgefäß 2 und entgegengesetzt bei Temperaturabfall fließt es ebenso langsam zurück in den Transformatorkessel 1 .
Im Falle großer Temperaturänderungen der Ölfüllung des Transformators kann es zwar zu einem Abfall der Schicht der Wärmestratifikation 3 bis zum Niveau des unteren Buchholzrelaise 210 und zum Durchfluß des wärmeren Öles im unteren Verbindungsrohr 21 in dem Ausdehnungsgefäß 2 kommen, jedoch ist dieser Verlauf nur von vorübergehendem Charakter und nach der Stabilisierung der Temperatur des Transformators kommt es immer zu einer raschen spontanen Wiederherstellung der Schicht der Wärmestratifikation 3 und zur Abscheidung des heißen und kalten Öles.
Analog bei Leistungsabfall des Transformators beginnt die Temperatur der Ölfüllung im oberen Bereich des Transformatorkessels 1 zu sinken und der Volumenschwund des Öles, abgeleitet von der Dilatation, wird durch Ölzufluß aus dem Ausdehnungsgefäß 2 beglichen. Die Schicht der Wärmestratifikation 3 steigt nun im Transformatorkessel 1.
Bei erheblichem Abfall der Öltemperatur im Transformatorkessel 1 kann die Schicht der Wärmestratifikation 3 theoretisch steigen bis zum Niveau der unteren Kante des unteren Stutzens 1 12 und es kann zu ihrer Interaktion mit dem Strom des abgekühlten Öles, das aus dem unteren Stutzen 1 12 läuft, kommen. Im Hinblick auf die erhebliche Stabilität der Schicht der Wärmestratifikation 3 wird durch dynamischen Einfluß des Ölstromes die bisher vollständig ebene Oberfläche dieser Schicht gewellt, jedoch zu einer intensiven Vermischung des wärmeren Öles über der Schicht der Wärmestratifikation 3 mit dem kalten Öl unterhalb dieser Schicht kommt es im allgemeinen nicht.
Der Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht in ihrer Einfachheit, die eine mühelose und kostengeringe Anpassung auch von bereits bestehenden Transformatoren ermöglicht und durch die nachfolgende radikale Verminderung der Verunreinigung ihrer Ölfüllungen mit atmosphärischen Gasen und Feuchtigkeit deren augenblickliche und langzeitige Zuverlässigkeit erhöht.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht weiter in der Tatsache, daß in maximalem Maße die energetischen Quellen und Volumenkapazitäten genutzt werden, die in jedem Leistungstransformator mit Ölfüllung zur Verfügung stehen. Die Verlustleistung des Magnetkreises und der Wicklung wird als Wärmequelle, notwendig zur Entstehung einer stabilen Schicht der Wärmestratifikation genutzt und gleichzeitig wird der untere Bereich des Transformatorkessels als Raum genutzt, wo sich diese Schicht frei bewegen kann und wirksam die geschützte Flüssigkeit von der Umwelt zu trennen, auch bei erheblichen Temperaturänderungen, abgeleitet z. B. von der Änderung der Transformatorbelastung.
Der Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht ferner besonders darin, daß sie keine mechanisch bewegende Teile enthält, die somit im Normalbetrieb nicht beschädigt werden können und deshalb auch keiner Kontrolle und Reparatur unterliegen. Ein weiterer Vorteil besteht in der Tatsache, daß die Vorrichtung nach der Erfindung nicht nur die Funktion des Standardschutzes der Transformatoren, d.h. das Buchholzrelaise, aber durch seine Verdoppelung sogar erheblich die Zuverlässigkeit, Empfindlichkeit und Selektivität dieses Schutzes erhöht.
Verzeichnis der Bezugszeichen
Transformatorkessel Wicklung Ölkühler oberes Verbindungsrohr Magnetkreis oder -kern Ablaßschieber Rohrleitung oberer Stutzen unterer Stutzen oberes Buchholzrelaise oberes Kniestück oberer Thermomantel
Ausdehnungsgefäß unteres Verbindungsrohr Ausgleichsroh.r unteres Buchholzrelaise unteres Kniestück unterer Thermomantel

Claims

Patentansprüche
1. Die Vorrichtung zur Verringerung der Verunreinigung von Flüssigkeiten durch Gase und Wasser, gekennzeichnet durch einen Hauptbehälter, in dem sich die Wärmequelle befindet, die in ihrem unteren Bereich mit einem Rohr mit dem Dilatationsgefäß verbunden ist, das frei in die umgebende Atmosphäre mündet.
2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 , zur Verringerung der Verunreinigung von Flüssigkeiten durch Gase und Wasser, bestehend aus dem Transformatorkessel, Ausdehnungsgefäß und Verbindungsrohr ist dadurch gekennzeichnet, daß der Transformatorkessel (1 ) in seinem unteren Bereich durch ein unteres Verbindungsrohr (21 ) mit dem unteren Bereich des Ausdehnungsgefäßes 2 verbunden ist, und daß der Transformatorkessel (1 ) gleichzeitig in seinem oberen Bereich durch ein oberes Verbindungsrohr (12) mit dem oberen Bereich des Ausdehnungsgefäßes 2 verbunden ist.
3. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das untere Verbindungsrohr (21 ) im unteren Bereich ein unteres Buchholzrelaise (210) eingebaut ist, daß ein senkrechter Bereich des unteren Verbindungsrohres (21 ) mit einem unteren Thermomantel (212) versehen ist und daß in das obere Verbindungsrohr (12) ein oberes Buchholzrelaise (120) eingebaut ist und dessen senkrechter Bereich oberhalb des oberen Buchholzrelaise (120) mit einem oberen Thermomantel (122) versehen ist.
PCT/DE2001/002616 2000-07-21 2001-07-12 Vorrichtung zur verringerung der verunreinigung von flüssigkeiten durch gase und wasser WO2002009127A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2001281711A AU2001281711A1 (en) 2000-07-21 2001-07-12 Device for reducing the contamination of fluids caused by gases and water

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10035947.7 2000-07-21
DE2000135947 DE10035947B4 (de) 2000-07-21 2000-07-21 Vorrichtung zur Verringerung von Verunreinigung in Ölfüllungen von Transformatoren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002009127A1 true WO2002009127A1 (de) 2002-01-31

Family

ID=7649990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2001/002616 WO2002009127A1 (de) 2000-07-21 2001-07-12 Vorrichtung zur verringerung der verunreinigung von flüssigkeiten durch gase und wasser

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2001281711A1 (de)
DE (1) DE10035947B4 (de)
WO (1) WO2002009127A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2110822T3 (da) * 2008-04-15 2010-11-22 Gatron Gmbh Fremgangsmåde til reduktion af lufttilførslen fra atmosfæren til ekspansionsbeholderen af højspændingsanlæg fyldt med isolerende fluid og indretning til gennemførsel af fremgangsmåden

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR563554A (fr) * 1922-06-09 1923-12-08 Alsacienne Constr Meca Procédé applicable pour faire communiquer avec l'extérieur les cuves des appareils électriques dans l'huile
GB281451A (en) * 1926-10-29 1927-12-08 Alfred William George Tucker Improvements relating to oil-cooled electric transformers
FR1229973A (fr) * 1959-03-26 1960-09-12 Comp Generale Electricite Perfectionnements aux dispositifs de protection d'appareils électriques immergés
DE3006069A1 (de) * 1980-02-19 1981-08-20 Transformatoren Union Ag, 7000 Stuttgart Anordnung zur entfernung von wasser aus dem isolieroel eines lastumschalters fuer einen transformator
JPH10149923A (ja) * 1996-11-19 1998-06-02 Toshiba Fa Syst Eng Kk 油入電気機器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE705487C (de) * 1939-11-04 1941-04-30 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zur UEberwachung fluessigkeitsgefuellter elektrischer Apparate
US3934453A (en) * 1974-10-25 1976-01-27 Allmanna Svenska Elektriska Aktiebolaget Conservator system
DD148687A1 (de) * 1980-01-17 1981-06-03 Hermann Koeppen Hochspannungsgeraet mit fluessigem isoliermittel und thermoelektrischem lufttrockner
DE3206368C2 (de) * 1982-02-22 1985-03-14 Transformatoren Union Ag, 7000 Stuttgart Ausdehnungsgefäß für die Kühl- und Isolierflüssigkeit eines Großtransformators
DE19614775C2 (de) * 1996-04-03 1999-05-20 Aeg Schorch Transformatoren Gm Ausdehnungsgefäß für die Kühl- und Isolierflüssigkeit eines Transformators oder einer Drosselspule

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR563554A (fr) * 1922-06-09 1923-12-08 Alsacienne Constr Meca Procédé applicable pour faire communiquer avec l'extérieur les cuves des appareils électriques dans l'huile
GB281451A (en) * 1926-10-29 1927-12-08 Alfred William George Tucker Improvements relating to oil-cooled electric transformers
FR1229973A (fr) * 1959-03-26 1960-09-12 Comp Generale Electricite Perfectionnements aux dispositifs de protection d'appareils électriques immergés
DE3006069A1 (de) * 1980-02-19 1981-08-20 Transformatoren Union Ag, 7000 Stuttgart Anordnung zur entfernung von wasser aus dem isolieroel eines lastumschalters fuer einen transformator
JPH10149923A (ja) * 1996-11-19 1998-06-02 Toshiba Fa Syst Eng Kk 油入電気機器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 11 30 September 1998 (1998-09-30) *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001281711A1 (en) 2002-02-05
DE10035947A1 (de) 2002-01-31
DE10035947B4 (de) 2007-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0174380B1 (de) Anlage mit einem nuklearen Heizreaktor
EP1911050B1 (de) Transformator mit elektrischem Schalter
DE69107908T2 (de) Sicherheitspassivkühlsystem für flüssigmetallgekühlte Kernreaktoren.
DE60307030T2 (de) Kryogenventil mit pneumatischer Betätigungsvorrichtung
DE2241303A1 (de) Kernreaktor-sicherung
EP1897102B1 (de) Stufenschalter
CH670397A5 (de)
DE2550601C2 (de) Vorrichtung zur elektrischen Behandlung einer Öl als kontinuierliche Phase enthaltenden Emulsion
WO2002009127A1 (de) Vorrichtung zur verringerung der verunreinigung von flüssigkeiten durch gase und wasser
EP2110822B1 (de) Verfahren zur Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre in das Ausdehnungsgefäß von mit Isolierflüssigkeit gefüllten Hochspannungsanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19951959A1 (de) Wartungsschacht für Rührwerke in Biogasreaktoren mit folgeabhängigen Ventilen und Schließeinrichtungen
DE2714991A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum waermeschutz des behaelters eines kernreaktors
DE19853618C1 (de) Kernkraftanlage
EP0070037A2 (de) Verfahren zum Vermeiden oder Hemmen einer Durchmischung der in einem abgeschlossenen Raum vorhandenen Atmosphäre mit einem sich in dem Raum befindenden gasförmigen Stoff
DE10224186A1 (de) Von einer Flüssigkeit zu Isolations- und/oder Kühlzwecken umgebener Schalter und elektrischer Transformator mit einem solchen Schalter
DE2225987A1 (de) Elektrische energieuebertragung mit verdampfungskuehlung
DE102005054812A1 (de) Einrichtung zur Aufrechterhaltung der elektrischen Festigkeit von Isolierflüssigkeiten in elektrischen Hochspannungseinrichtungen und -geräten
DE2309498A1 (de) Entlueftungsventil
DE966655C (de) Verfahren zur Regelung des Dampfdruckes in Fluessiggas-Behaeltern
DE19807136A1 (de) Station zur Aufnahme eines Transformators und einer Spannungsschaltanlage
EP0682213B1 (de) Kombinationsarmatur zum Anschluss von Sicherheitsventil, Schnellentlüfter und Manometer
DE581083C (de) OElgefuellter elektrischer Apparat
EP0746000B1 (de) Trockenhaltung der Isolierung von Transformatoren
DE1600707A1 (de) Eck- oder durchgangsventil,insbesondere zur Verwendung in der Kerntechnik
DE483366C (de) Luftdicht verschlossener Kessel fuer OEltransformatoren mit seitlich angeordnetem Aus-dehnungsgefaess, dessen Oberkante mit dem Deckel des Transformators abschneidet oder diesen nur wenig ueberragt

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY CA CH CN CU CZ DK EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MD MG MK MN MW MX NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP