DE102005054812B4

DE102005054812B4 - Anordnung zum Ausgleichen von Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels von Isolierflüssigkeiten in elektrischen Hochspannungseinrichtungen

Info

Publication number: DE102005054812B4
Application number: DE200510054812
Authority: DE
Inventors: Frieder Hoppadietz; Karsten Hoppadietz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2025-11-16
Also published as: DE102005054812A1

Abstract

Anordnung zum Ausgleichen von Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels von Isolierflüssigkeiten für Hochspannungseinrichtungen, wobei die Hochspannungseinrichtung ein elektrisch aktives Teil aufweist, das in einem mit einer Isolierflüssigkeit (2) gefüllten Kessel (1) angeordnet ist mit einem rohrförmigen Hohlkörper (3) und einem Ausgleichbehälter (11), der oberhalb des Hohlkörpers (3) angeordnet ist, wobei in dem Ausgleichbehälter (11) eine Isolierflüssigkeit (16) angeordnet ist, die unter atmosphärischen Druck steht und die als Sperrflüssigkeit fungiert, wobei in dem Hohlkörper (3) ein Abdichtkolben (7) schwimmend geführt ist, der mit einer ersten Seite mit der Isolierflüssigkeit (2) im Kessel (1) und mit einer gegenüberliegenden Seite mit der als Sperrflüssigkeit fungierenden Isolierflüssigkeit (16) hydraulisch in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung Überstromventile (13, 14) aufweist, die eingerichtet sind, beim Anschlagen des Abdichtkolbens (7) an die Oberseite (8) des Hohlkörpers (3) oder an die Unterseite (4) des Hohlkörpers (3) zu öffnen und ein Fließen von Isolierflüssigkeit (16) von dem Ausgleichbehälter...

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ausgleichen von Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels von Isolierflüssigkeiten für elektrische Hochspannungseinrichtungen in einer Anordnung zur Trennung von im Betrieb von elektrischen Hochspannungsanlagen als Folge der Erwärmung sich ausdehnenden Isolierölen, vorwiegend von zur Isolierung in Transformatoren eingesetzten Isolierölen von der feuchtigkeitsbelasteten Umgebungsatmosphäre.
Leistungstransformatoren besitzen eine Leiterisolierung aus Zellulose, d. h. Papier, Pressspan und Holz und größtenteils eine Isolierung des elektrisch aktiven Teils mittels Isolieröl. Das eingesetzte Isolieröl übernimmt außerdem noch die Aufgabe, die im Betrieb anfallende Verlustwärme abzuführen. Durch die sich ergebende Erwärmung dehnt sich das Isolieröl aus. Letzteres macht es erforderlich, Ausdehnungsgefäße vor zusehen. Diese sind bei Leistungstransformatoren als offene Ausdehnungsgefäße ausgebildet, d. h. das sich ausdehnende Isolieröl steht mit der Umgebungsluft in Verbindung und kann Sauerstoff und Feuchtigkeit aufnehmen, was zur Minderung der Isolierfestigkeit der Zellulose und des Isolieröls über eine zeitliche Distanz führt.
Zur Aufrechterhaltung der Funktion und zur Erzielung einer hohen Lebensdauer von Transformatoren ist es notwendig, die Isolierfähigkeit des Isolieröls auf einem definierten Niveau aufrechtzuerhalten. Durch diese Wasser- und Sauerstoffaufnahme aus der Atmosphäre und durch die Temperaturbelastung ausgehend von den aktiven Teile eines Transformators wird so die Ölqualität des Isolieröls vermindert.
Zur Beherrschung dieser Probleme sind verschiedene technische Lösungen bekannt geworden. Der Einsatz einer Silikagelvorlage zur Verminderung der Wasseraufnahme ist üblich und wartungsaufwendig. Vor allem bei einem schnellen Luftdurchsatz erfolgt eine ungenügende Lufttrocknung. Dabei gelangt zusätzlich Luftsauerstoff in das Isolieröl und es bleibt zu viel Feuchtigkeit im Isolieröl. Damit ist die automatische Silikagel-Trocknung bei schnellem Luftdurchsatz wenig wirksam. Mit der Lebensdauerverlängerung durch das Trocknen der Luft, aber ohne Verminderung des Sauerstoffeintrages befassen sich folgende Schriften: DD 18 928 , EP 1 313 112 A1 , DE 18 14 088 U . Andere Schriften schlagen senkrechte Ausdehnungsgefäße vor, die am unteren Teil des Transformatorkessels angeschlossen werden. Sie dienen aber als Ersatz des üblichen Ausdehners mit Schwimmern zum Abschluss gegen die Außenatmosphäre ( DE 287 145 C , AT 357 631 ).
Das bekannte Ausfrieren der Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft beispielsweise mit Peltier-Elementen bewirkt bei Leistungstransformatoren keinerlei Verminderung des Sauerstoffeintrages in das Isolieröl.
Das Trocknen des Isolieröles während des Betriebes verlängert zwar die Lebensdauer, verhindert aber nicht den Zelluloseabbau im Transformator.
Wegen der guten Erfahrung bei Messwandlern mit einer Öl-Papierisolation mit einem hermetischen Abschluss des Isolieröls gegenüber der Umgebungsluft sind auch Hermetiktransformatoren bekannt geworden. Mit metallischen Dehnelementen/Dehnzellen, wie Metallfaltenbälge und Membrandosen, erzielt man einen sehr guten Luftabschluss des Isolieröls. Diese Technik wurde allerdings früher nur für Transformatoren mit einer kleineren Leistung eingesetzt. Bei Großtransformatoren werden sie aus technologischen Gründen erst in jüngster Zeit angewandt. Der Grund hierfür ist, dass bei der Ausdehnung des Isolieröls durch Erwärmung die Ausdehnungskräfte vom Material und der Formgebung des Ausgleiches aufgenommen werden müssen. Mit diesen Mitteln sind Einsatzgrenzen gesetzt. Bei den in Betrieb befindlichen Transformatoren ist im Gegensatz zu den Messwandlern eine Nachrüstung zu einem nachträglichen hermetischen Luftabschluss nicht möglich.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Einfluss der Luftfeuchtigkeit und die laufende Sauerstoffaufnahme aus der Atmosphäre auf das Isolieröl zu verhindern oder zumindest zu minimieren. Es sollen somit sowohl das Isoliervermögen des Isolieröles verbessert, als auch die Alterung der Zellulose vermindert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer nach dem Prinzip des Differenzdruck-Manometers arbeitenden Anordnung zur Aufrechterhaltung der elektrischen Festigkeit von Isolierölen in elektrischen Hochspannungsanlagen mit großen Leistungen im Netzbetrieb zu entwickeln, die das Verhalten von Isolieröl bei einer thermischen Belastung ausnutzt, ein sicheres Ausgleichen der Wirkung von Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels zu gewährleisten.
Diese Aufgabe ist mit den im Anspruch 1 offenbarten technischen Mitteln gelöst.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
1: Einen ölisolierten Transformator mit einer erfindungsgemäß gestaltete Anordnung mit außerhalb des Hohlkörpers angeordneten Differenzdruckventilen.
2: Eine erfindungsgemäß gestaltete Anordnung mit innererhalb des Hohlkörpers angeordneten Differenzdruckventilen.
Außerhalb eines Transformators 1 mit einer Isolierflüssigkeit 2 ist zusätzlich seitlich ein sich senkrecht erstreckender und rohrförmig ausgebildeter Hohlkörper 3, ein sogenanntes Hermetikrohr, angeordnet, das an einer Unterseite 4 einen Anschluss 5 aufweist, der über ein Verbindungsrohr 6 mit der Isolierflüssigkeit 2 im Innenraum des Transformators 1 verbunden ist. In dem Hermetikrohr befindet sich ein beweglich angeordneter einseitig mit der Isolierflüssigkeit 2 aus dem Transformator beaufschlagter Abdichtkolben 7. An einer Oberseite 8 des Hohlkörpers 3 ist ein Rohranschluss 9 vorgesehen, der mit einem Überströmrohr 10 verbunden ist. Bei der Erwärmung des Isolieröls im Transformator dehnt sich das Isolieröl aus und der Ölstand im Hohlkörper 3 verändert sich. Dabei bewegt sich Kolben 7, beaufschlagt mit den Ausdehnungskräften der Volumenänderung des Ölvolumens, im Transformator entsprechend nach oben bzw. bei Erkalten nach unten. Dieser Abdichtkolbens 7 im Hohlkörpers 3 ist anderseits mit einer Sperrflüssigkeit (16) aus kaltem Isolieröl beliebiger elektrischer Festigkeit mit einem Druck einer definierten Flüssigkeitssäule beaufschlagt, der sich ergibt aus den Bauabmessungen eines oberhalb des Hohlkörper 3 vorgesehenen herkömmlichen Ausgleichsbehälters 11, der über ein Belüftungsventil 12 unter atmosphärischem Druck steht. Der Abdichtkolben 7 bewegt sich also bei Erwärmung der Isolierflüsigkeit 2 im Transformator 1 nach oben gegen den atmosphärischen Druck und der Ölspiegel im Ausgleichsbehälter 11 ebenso. bei Abkühlung erfolgen diese Bewegungen umgekehrt nach unten.
Im Betrieb eines Transformators 1 sind die täglichen Temperaturschwankungen um einen maximal zulässigen Wert gering. Deshalb ist es sinnvoll, das Volumen des Hermetikrohrs 3 entsprechend klein zu wählen. Im Tagesverlauf pendelt der Abdichtkolben 7 im Hermetikrohr. Schlägt der Abdichtkolben 7 oben oder unten an die Böden der Unterseite 4 oder der Oberseite 8 des Hermetikrohrs 3 an, so öffnen sich zusätzlich angebrachte Ventile 13; 14, die einen Ölfluss um den Abdichtkolben 7 herum ermöglichen. Diese Ventile 13; 14 können im Abdichtkolben 7 oder auch außerhalb des Hermetikrohrs 3 in Umgehungsleitungen 15.1, 15.2 angeordnet sein.
Stufenschalter mit Leistungslichtbögen unter Öl haben einen Konservator, der einmal die Ölausdehnung durch Erwärmung und wegen der Ölverdrängung durch den Lichtbogen aufnimmt. Beim Schalten entsteht durch den Lichtbogen eine Ölverdrängung, die jedes Mal einen Luftaustausch bewirkt. Hier ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung für den Bereich des letztgenannten Luftaustausches empfehlenswert.

1: Transformator
2: Isolierflüssigkeit
3: Hohlkörper
4: Unterseite
5: Anschluss
6: Verbindungsrohr
7: Abdichtkolben
8: Oberseite
9: Rohranschluss
10: Überströmrohr
11: Ausgleichsbehälter
12: Belüftungsventil
13: Ventil
14: Ventil
15.1: Umgehungsleitung
15.2: Umgehungsleitung
16: Isolierflüssigkeit

Claims

Anordnung zum Ausgleichen von Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels von Isolierflüssigkeiten für Hochspannungseinrichtungen, wobei die Hochspannungseinrichtung ein elektrisch aktives Teil aufweist, das in einem mit einer Isolierflüssigkeit (2) gefüllten Kessel (1) angeordnet ist mit einem rohrförmigen Hohlkörper (3) und einem Ausgleichbehälter (11), der oberhalb des Hohlkörpers (3) angeordnet ist, wobei in dem Ausgleichbehälter (11) eine Isolierflüssigkeit (16) angeordnet ist, die unter atmosphärischen Druck steht und die als Sperrflüssigkeit fungiert, wobei in dem Hohlkörper (3) ein Abdichtkolben (7) schwimmend geführt ist, der mit einer ersten Seite mit der Isolierflüssigkeit (2) im Kessel (1) und mit einer gegenüberliegenden Seite mit der als Sperrflüssigkeit fungierenden Isolierflüssigkeit (16) hydraulisch in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung Überstromventile (13, 14) aufweist, die eingerichtet sind, beim Anschlagen des Abdichtkolbens (7) an die Oberseite (8) des Hohlkörpers (3) oder an die Unterseite (4) des Hohlkörpers (3) zu öffnen und ein Fließen von Isolierflüssigkeit (16) von dem Ausgleichbehälter (11) zu dem Kessel (1) oder von Isolierflüssigkeit (2) von dem Kessel (1) zu dem Ausgleichbehälter (11), jeweils um den Abdichtkolben (7) herum, zu ermöglichen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmventile (13, 14) im Abdichtkolben (7) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (14) in einer Umgehungsleitung (15.1) angeordnet ist, die den Hohlkörper (3) mit dem Kessel (1) hydraulisch verbindet, und das Überströmventil (13) in einer Umgehungsleitung (15.2) angeordnet ist, die den Hohlkörper (3) mit dem Ausgleichsbehälter (11) hydraulisch verbindet.