DEP0016489DA - Elektrischer Hochspannungsapparat, insbesondere Transformator - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 in

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.

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.

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.

Claims (1)

2.) Elektrischer Hochspannungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Pumpe (g) mittels Relais (A) erfolgt, die in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Teilgefäss (c) betätigt werden. 3.) Elektrischer Hochspannungsapparat nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufträume beider Teilgefässe (c, d) in an sich bekannter Weise über Luftentfeuchter (m) mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. 4.) Elektrischer Hochspannungsapparat nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilgefäss (d) durch eine verschliessbare Rohrleitung (p) an beliebiger Stelle mit dem Apparategehäuse (a) verbunden ist. 5.) Elektrischer Hochspannungsapparat nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilgefäss (d) für sich noch in zwei oder mehrere parallelgeschaltete Teilgefäss geteilt ist. Neuer Patentanspruch 1:

1.) Elektrischer Hochspannungsapparat, insbesondere Transformator mit einem mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse und mit Ausdehnungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens für das zwischen der niedrigsten und höchsten Temperatur schwankende Volumen der Isolierflüssigkeit bemessene Ausdehnungsgefäß in ein oberhalb des Apparategehäuses (a) angebrachten Teilgefäß (c) und ein in beliebiger Höhe und an beliebiger Stelle am Apparategehäuse (a) angebrachtes zweites Teilgefäß (d) aufgeteilt ist, und dass das oberhalb des Apparategehäuses angeordnete erste Teilgefäß (c) mit dem tiefer liegenden zweiten Teilgefäß (d) durch ein Überlaufrohr (e) und durch eine zweite Rohrleitung (f) in Verbindung steht, in die eine Fördereinrichtung, z.B. eine Pumpe (g) eingeschaltet ist, die bei Abfall der Temperatur im Apparategehäuse (a) die Isolierflüssigkeit vom zweiten Teilgefäß (d) in das erste Teilgefäß (c) zurückfördert.