DE10224074B4

DE10224074B4 - Stufenschalter

Info

Publication number: DE10224074B4
Application number: DE2002124074
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl.-Ing. Schmidbauer (FH)
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2022-06-01
Also published as: DE10224074A1

Abstract

Stufenschalter mit einem Rohrflansch (3) für den Anschluss an ein Ölausdehnungsgefäß, wobei der Stufenschalter ein mit Öl gefülltes Ölgefäß und einen Stufenschalterkopf (1) aufweist, wobei das Ölvolumen im Inneren des Stufenschalters über einen Rohrflansch (3) und ein Rohrleitungssystem mit dem Ölausdehnungsgefäß in Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das ins Innere des Stufenschalters führende Ende des Rohrflanschs (3) als gekrümmtes Rohr (4) ausgebildet ist, dessen freies Ende in Richtung des Stufenschalters gerichtet ist und dass am freien Ende des Rohres (4) ein Labyrinthsystem (5, 6) angeordnet ist, wobei das Labyrinthsystem (5, 6) derart ausgebildet ist, dass der Eintritt von Öl nur entgegen der Aufstiegsrichtung von Gas möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen ölgefüllten Stufenschalter mit einem Rohrflansch für den Anschluss an ein Ölausdehnungsgefäß.
Stufenschalter mit einem eigenen Ölgefäß stehen üblicherweise mit einem Ölausdehnungsgefäß in Verbindung. Beim Betrieb eines Stufenschalters entsteht Wärme, die zu einer volumenmäßigen Ausdehnung des Stufenschalteröles führt. Um diese Volumenausdehnung zu kompensieren, steht das Innere des Stufenschalters, d. h. dessen Ölvolumen, über den Rohrflansch und ein Rohrleitungssystem mit einem Ölausdehnungsgefäß in Verbindung, das das bei Erwärmung sich zwangsläufig ergebende größere Ölvolumen aufnimmt.
Ein solcher Stufenschalter ist beispielsweise in der Druckschrift „Laststufenschalter VACUTAP^® VV – Betriebsanleitung”, Druckimpressum BA 164/02de-0901/1000, der Anmelderin beschrieben. Dort ist gezeigt, dass am Stufenschalterkopf des in den Transformatorenkessel versenkten Stufenschalters mindestens ein Flanschanschluss vorgesehen ist, der mit dem separaten Ölausdehnungsgefäß in Verbindung steht. Solche Ölausdehnungsgefäße sind in zahlreichen Varianten im Einsatz; eine spezielle Ausführungsform ist z. B. aus der DE 35 04 916 C2 bekannt.
Bisher gebräuchliche Leistungstransformatoren besitzen ebenfalls ein Ausdehnungsgefäß, da auch bei diesen Transformatoren durch die Wicklungen Wärme erzeugt wird, die zu einer Temperaturerhöhung des Transformatorenöles führt, so dass sich – genau wie beim Stufenschalter – auch dieses Transformatorenöl ausdehnt. Ein derartiges Ölausdehnungsgefäß für einen Transformator ist z. B. in der DE 196 14 775 C2 beschrieben.
Wird ein solcher bekannter Leistungstransformator mit einem Ölausdehnungsgefäß nun mit einem Stufenschalter der eingangs genannten Art ausgestattet, ergeben sich prinzipiell zwei Möglichkeiten. Zum einen kann ein einziges Ausdehnungsgefäß vorgesehen werden, das sowohl für den Volumenausgleich des Transformatorenöles als auch des Stufenschalteröles Verwendung findet. Dies ist zwar eine konstruktiv einfache Lösung, die jedoch den Nachteil hat, dass sich das durch das Schalten verunreinigte Öl des Stufenschalters mit dem des Transformators vermischen kann, so wie dies etwa in der DE AS 25 15 192 erläutert ist. Zum anderen ist es möglich, zwei getrennte Ölausdehnungsgefäße vorzusehen; Varianten für solche Ausführungen separater Ölausdehnungsgefäße sind in der DE 195 27 763 C2 beschrieben.
Aus der DE 100 10 737 A1 ist kürzlich ein Transformator bekannt geworden, der in seinem Inneren mindestens einen Radiator aufweist, dessen Volumen über eine Mehrzahl von konstruktiv besonders gestalteten Ausbauchungen vergrößerbar ist. Auf Grund dieser möglichen Volumenvergrößerung dieses Radiators kann das bisher erforderliche Ausdehnungsgefäß entfallen. Stattdessen wird bei diesem neuartigen Transformator die bei der Erwärmung des Öles entstehende Volumenvergrößerung durch die beschriebenen Ausbauchungen des internen Radiators kompensiert. Der große Vorteil dieses neuartigen Transformators besteht darin, dass er vollständig abgeschlossen ausgebildet sein kann; das Öl ist also hermetisch abgeschlossen enthalten, womit kein Kontakt des Öles mit der Umgebungsluft mehr möglich ist. Die vielfältigen Vorteile dieser neuartigen Transformatorenkonstruktion in ihrer praktisch wartungsfreien Ausführung liegen auf der Hand, eine besondere Schwierigkeit ergibt sich jedoch, wenn ein solcher Transformator mit einem Stufenschalter zur Spannungsregelung ausgerüstet werden soll.
Soll der größte Vorteil dieses neuartigen Transformators, seine hermetisch abgeschlossene und damit weitgehend wartungsfreie Bauart, beibehalten werden, muss das – technisch erforderliche – Ölausdehnungsgefäß des Stufenschalters ebenfalls hermetisch abgeschlossen ausgebildet sein. Dies ist jedoch nicht ohne weiteres nach dem Stand der Technik möglich, da es immer wieder vorkommen kann, dass sich Gas im Rohrleitungssystem vom Stufenschalterkopf zum Ölausdehnungsgefäß sammelt. Der Grund dieser Gasentwicklung liegt in der thermischen Zersetzung des Stufenschalteröles infolge auftretender Schaltlichtbögen, des Aufheizens der Überschaltwiderstände sowie im Störfall durch Störlichtbögen. Auf Grund der geringeren Dichte des Gases steigt dieses nach oben, sammelt sich im höchsten Punkt des Rohrleitungssystems, bildet dort ein Gaspolster und führt damit zu Betriebsstörungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Gasansammlung zu verhindern und damit ein autarkes, hermetisch geschlossenes Ausdehnungsgefäß gerade erst zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.
Durch das erfindungsgemäß ins Innere des Stufenschalters führende Rohr mit einem Labyrinthsystem am freien Ende wird auf technisch einfache aber dennoch wirkungsvolle Weise ein Einströmen des Gases in das zum Ölausdehnungsgefäß führende Rohrleitungssystem zuverlässig verhindert. Gase oder Gasblasen können nicht in die Leitung gelangen, sondern sammeln sich im oberen Bereich des Stufenschalterkopfes über dem Pegel des Ölvolumens. Das Stufenschalteröl jedoch kann bei Volumenänderung ohne weiteres das Labyrinthsystem durchströmen, so dass eine einfache Trennung der Medien Gas und Öl durch die Erfindung erzielt wird.
Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 den Kopf eines Stufenschalters nach dem Stand der Technik
2 den Kopf eines erfindungsgemäßen Stufenschalters
3 die in Figur gezeigte Labyrinthanordnung allein in mehreren Teildarstellungen, und zwar a) und b) in zwei seitlichen Darstellungen, c) in schematischer Schnittdarstellung, d) in perspektivischer Darstellung
4 ein weiteres Labyrinthsystem wiederum allein in mehreren Darstellungen, und zwar a) und b) in seitlichen Darstellungen, c) von oben, d) in seitlicher Schnittdarstellung und e) in perspektivischer Darstellung
5 das in 4 gezeigte Labyrinthsystem nochmals mit schematischer Darstellung des Ölweges weg vom Stufenschalterkopf hin zum Ölausdehnungsgefäß.
In 1 ist ein Stufenschalterkopf 1 eines Stufenschalters gezeigt, der am Transformatorenkessel 2 befestigt ist. Der Stufenschalter selbst sowie die sich im Stufenschalterkopf 1 befindlichen Bauteile sind aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Seitlich am Stufenschalterkopf 1 ist ein mit dessen Volumen in Verbindung stehender Rohrflansch 3 vorgesehen, der zu einem, hier nicht gezeigten, hermetisch abgeschlossenen Ölausdehnungsgefäß führt. Der Pfeil in dieser Darstellung markiert die Fließrichtung des Öles bei Temperaturerhöhung und damit Volumenerhöhung. Es ist bei dieser Ausführung durchaus möglich, dass auch sich im Betrieb bildende Schaltgase in den Rohrflansch 3 gelangen, sich im oberen Bereich des Rohrsystemes zum Ölausdehnungsgefäß sammeln und damit zu Betriebsstörungen führen.
In 2 ist ein erfindungsgemäßer Stufenschalter gezeigt, an dessen ins Innere des Stufenschalterkopfes 1 führenden Bereich des Rohrflansches 3 ein nach unten sich erstreckendes gekrümmtes Rohr 4 befindet, an dessen freien Ende erfindungsgemäß ein Labyrinthsystem 5 befestigt ist. Dieses Labyrinthsystem 5, auf das weiter unten noch näher eingegangen wird, ist nach unten geschlossen ausgebildet, so dass Gasblasen vorbeigeführt werden und nicht in das Rohr 4 eindringen können, während dies für sich ausdehnendes Stufenschalteröl jederzeit möglich ist.
3 zeigt das Rohr 4 und das Labyrinthsystem 5 noch einmal allein. Letzteres besteht aus der nach unten geschlossen ausgebildeten Labyrinthglocke 51 mit einem unterbrochenen Befestigungsbereich 52 zur Befestigung am Rohr 4.
4 zeigt eine weitere Ausführung mit dem Rohr 4 und einem anders gestalteten Labyrinthsystem 6. Hierbei ist eine wiederum nach untern geschlossene, im Übringen zylindrisch ausgebildete Labyrinthglocke 61 vorgesehen, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Rohres 4 entspricht, so dass eine Befestigung beider Teile auf einfache Weise möglich ist. Das Rohr 4 reicht dabei nicht bis zum Boden der Labyrinthglocke 61, so dass dort ein freies Volumen bleibt. Seitlich sind in der inneren Wandung der Labyrinthglocke 61 Aussparungen 62 vorgesehen, durch die das Öl von oben eindringen kann.
5 zeigt noch einmal den möglichen Weg des Stufenschalteröles bei Ausdehnung durch die Aussparungen 62 in den unteren, inneren Teil der Labyrinthglocke 61 und von dort durch das Rohr 4 schließlich zum Ölausdehnungsgefäß. Auch bei dieser Ausführung ist es für aufsteigende Gasblasen nicht möglich, in das Rohr 4 zu gelangen, vielmehr strömen diese auch hier um die Labyrinthanordnung 6 herum und sammeln sich im oberen Bereich des Stufenschalterkopfes über dem Pegel des Ölvolumens, wie weiter oben bereits erläutert.

Claims

Stufenschalter mit einem Rohrflansch (3) für den Anschluss an ein Ölausdehnungsgefäß, wobei der Stufenschalter ein mit Öl gefülltes Ölgefäß und einen Stufenschalterkopf (1) aufweist, wobei das Ölvolumen im Inneren des Stufenschalters über einen Rohrflansch (3) und ein Rohrleitungssystem mit dem Ölausdehnungsgefäß in Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das ins Innere des Stufenschalters führende Ende des Rohrflanschs (3) als gekrümmtes Rohr (4) ausgebildet ist, dessen freies Ende in Richtung des Stufenschalters gerichtet ist und dass am freien Ende des Rohres (4) ein Labyrinthsystem (5, 6) angeordnet ist, wobei das Labyrinthsystem (5, 6) derart ausgebildet ist, dass der Eintritt von Öl nur entgegen der Aufstiegsrichtung von Gas möglich ist.