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WO2007009960A1 - AUSDEHNUNGSGEFÄß FÜR STUFENSCHALTER - Google Patents

AUSDEHNUNGSGEFÄß FÜR STUFENSCHALTER Download PDF

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WO2007009960A1
WO2007009960A1 PCT/EP2006/064292 EP2006064292W WO2007009960A1 WO 2007009960 A1 WO2007009960 A1 WO 2007009960A1 EP 2006064292 W EP2006064292 W EP 2006064292W WO 2007009960 A1 WO2007009960 A1 WO 2007009960A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arrangement according
switch
compensator
insulating liquid
expansion vessel
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/064292
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg FINDEISEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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
Priority claimed from DE200510033925 external-priority patent/DE102005033925A1/de
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to US11/995,771 priority Critical patent/US20080196920A1/en
Priority to ES06777798.7T priority patent/ES2626259T3/es
Priority to CN2006800259490A priority patent/CN101223612B/zh
Priority to EP06777798.7A priority patent/EP1905052B1/de
Publication of WO2007009960A1 publication Critical patent/WO2007009960A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing
    • 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
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402—Association of measuring or protective means
    • H01F2027/404—Protective devices specially adapted for fluid filled transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/025—Constructional details of transformers or reactors with tapping on coil or windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/55—Oil reservoirs or tanks; Lowering means therefor
    • H01H33/555—Protective arrangements responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays

Definitions

  • the invention relates to a ge ⁇ filled with an insulating liquid tap changer and means for receiving the thermally induced volume fluctuations of this insulating liquid.
  • the invention enables a hermetic closure of the switch vessel and thus a significant reduction in the aging of the switch oil.
  • the use of the arrangement according to the invention also makes it possible to dispense with dehumidifier, external expansion vessel and associated piping. Furthermore, the invention solves the problem of gas accumulation in the piping to the expansion vessel of hermetically sealed switches.
  • Tap changers of the type mentioned above are mainly used in power transformers for regulating the voltage under load. In operation occurs by heating the over- switching resistors, heat dissipation through the switch and its vessel surrounding insulating and cooling medium of Transforma ⁇ tors and other influences to significant temperature fluctuations. These cause significant changes in the volume of the insulating liquid of the tap changer. Furthermore, it is by switching arcs and / or heating of the over- switching resistors for thermal decomposition of Isolierflüs ⁇ stechnik and the resulting gas evolution. These gases rise due to their lower density and must be removed by suitable measures.
  • the invention described hereinafter permits a com pensation ⁇ the change in the volume of the insulating liquid in the operation of the switch, while avoiding the disadvantages mentioned above.
  • the present invention uses a bellows / compensator to absorb the thermally induced volume fluctuations of the insulating liquid of the switch.
  • this compensation device forms a compact assembly oh ⁇ ne additional piping and is mounted directly on the switch.
  • the shape of the expansion vessel is largely adapted to the contour of the tap changer head, so that the space requirement is kept small.
  • the expansion tank thus forms a unit with the switch and remains attached during transport.
  • the cumbersome installation of expansion vessel and pipes in the installation of the transformer omitted.
  • For volume compensation operations only the differential volume between the stretched condition and the collapsed condition can be used with bellows and / or compensators.
  • the basic volume in the folded state is not usable.
  • the non-usable Volu is ⁇ men by introducing a cup- or pot-shaped insert to a minimum limited.
  • this pot is formed so that a cavity is created, which can be used to accommodate or accommodate the necessary protection and monitoring technology.
  • this pot is designed such that it serves as a cover and protective cover for the protection, monitoring and control devices.
  • this pot is the
  • the compensation body becomes part of the switch. Additional external construction ⁇ groups eliminated and lead to a simplification of the whole transformer. Problems with gas accumulation in pipelines and obstruction of the oil flow in the event of temperature changes of the insulating liquid are ruled out by omission of the assemblies subject to these problems.
  • the inventive design of the volume compensation device makes it possible to achieve a complete closure of the insulating liquid of the switch from the atmosphere / ambient air.
  • the absorption of moisture and oxygen by the insulating liquid is prevented.
  • An influence of the electr. Damping strength of the insulating liquid by moisture is avoided and the aging of the Iso ⁇ lier slimkeit significantly reduced.
  • the outer expan ⁇ tion vessel, the dehumidifier and the associated piping can be omitted.
  • the regular examination of the Standes of the desiccant in the dehumidifier can be ⁇ saves and it comes to cost savings by eliminating the costly regular replacement of desiccant. Pollution and disposal problems caused by spent desiccants are avoided.
  • the switch is equipped with a gas release valve (V3).
  • V3 gas release valve
  • This can expediently be designed or controlled in such a way that it responds to a small gas pressure, but not depending on the presence of insulating liquid.
  • This is advantageous ⁇ way legally realized by controlling the gas discharge valve by means of a float (SW).
  • SW float
  • a constant pumping of the gases is possible.
  • DI large-area pressure relief valve
  • DI large-area pressure relief valve
  • this design made ⁇ light also a leakage monitoring.
  • a guide tube By using a guide tube, the bellows of the expansion joint can be protected against since ⁇ royal Dodge (buckling).
  • This guide tube can also be used to accommodate the occurring during transport of the transformer lateral acceleration forces.
  • the Druckwellenleit adopted for the pressure relief valve is used as a guide tube for the bellows.
  • the Druckwellenleit adopted is designed such that a secure transmission of the pressure waves is ensured both with stretched compensator and with a compressed compensator.
  • Movable basic element of the compensator is the metal bellows, which has an axial mobility due to its ring-shaped circumferential waves, which in the case of application fertil in the expansion vessel according to the invention to compensate for the thermally induced volume changes of the insulating liquid of the tap changer is used.
  • This bellows derives its mobility from the flexibility of the radial standing flanks. It is preferable for the described application, the lyre-shaped shaft due to the great flexibility with sufficient compressive strength.
  • the compensating body is provided with a spring element in order to achieve a predetermined pressure play.
  • spring elements can also be formed by the body of the compensator itself ⁇ the.
  • the compensating device is equipped with a volume limitation in one or both directions. This allows, for example, in the switch vessel a special requirements corresponding pressure game rea ⁇ be linstrument. This limitation is also possible by a stroke limitation of the compensation elements and a multi-part compensating device with chambers of different spring constant.
  • FIG. 1 shows a switch (S) with a switch head (SK), which is arranged on the cover (TD) of a transformer.
  • the space inside the switch (S) is filled with insulating liquid. Since the housing of the switch (S) terminates this herm ⁇ table, it comes when heating the Isolierplus ⁇ speed of the switch to an increase in the internal pressure in the switch. This pressure increase causes an expansion of the compensator (K). Gases which form as a result of thermal oil decomposition rise upwards and are guided through the cylindrical pipe sections (R1) to a monitoring device (D1). One of the two pipe segments (Rl) is arranged on the movable end plate of the compensator.
  • Pressure relief valve are passed.
  • the oil passage in the expansion vessel of the rule space in the exemplary embodiment by Zvi ⁇ between the two pipe or guide pieces (R1 + R2) formed is, is so designed that it for the slow running thermally dependent volume fluctuations of a sufficient flow of oil allows for the explosionsarti ⁇ is gen increases in volume in case of damage but such damping that does not have the pressure wave to the bellows via ⁇ wear but is guided within the pipe socket (Rl) to the pressure relief valve (Dl).
  • FIG. 2 shows a tap changer (S) according to the invention with expansion vessel, wherein a usual for tap changer protective relay (D2) via the pipe (R2) with the interior of the switch (S) is connected.
  • D2 tap changer protective relay
  • FIG. 3 shows an embodiment of the Heidelbergerausdeh ⁇ expansion vessel in which a bellows (K) is built as a negative Kompensa ⁇ tor in the cylindrical expansion vessel.
  • the axial movement of the bellows results in the adjustment of the Volu ⁇ mens.
  • the movable inner cover plate of the off ⁇ expansion vessel (P2) and the bellows (K) form a cavity which is ge for accommodating the monitoring device of the switch ⁇ uses.
  • the movement of the cover plate (P2) is used on a display device (AV) for indicating the oil volume or the corresponding temperature of the insulating liquid of the tap changer.
  • AV display device
  • FIG. 4 shows an embodiment of the Heidelbergerausdeh ⁇ expansion vessel in which a bellows (K) as a positive expansion joint tor the variations in volume of the insulating liquid of the Stu ⁇ fenschalters compensates.
  • a bellows (K) as a positive expansion joint tor the variations in volume of the insulating liquid of the Stu ⁇ fenschalters compensates.
  • a fixed topfförmi ⁇ ger inner cylinder (T) which encloses the monitoring devices of the stu ⁇ fenschalters.
  • This cup-shaped inner cylinder (T) is advantageously largely adapted to the shape of the bellows (K) in the compressed state.
  • this inner cylinder serves at the same time as oil collection hood and
  • FIG. 5 shows a transformer as an electrical component with a hermetically sealed housing (4) which is filled with an insulating liquid (5).
  • a pipe ⁇ line which is connected to a Buchholz relay (Bl) and an expansion vessel (Kl).
  • a membrane In the expansion vessel (Kl) a membrane is housed, which separates the insulating liquid from the gas.
  • the gas space is equipped via a pipe (R7) with further chambers for a second gas cushion (K2), which are arranged such that a thermal decoupling of the gas cushion (K2) from the temperature of the insulating liquid (5) takes place in the transformer.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mit einer Isolierflüssigkeit gefüllten Stufenschalter S und Einrichtungen zur Aufnahme der thermisch bedingten Volumenschwankungen dieser Isolierflüssigkeit. Die vorliegende Erfindung nutzt zur Aufnahme der Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit des Schalters einen Faltenbalg / Kompensator K. Erfindungsgemäß bildet diese Ausgleichvorrichtung eine kompakte Baugruppe ohne zusätzliche Rohrleitungen und wird direkt auf dem Schalter montiert. Die erfindungsgemäße Gestaltung des Ausdehnungsgefäßes ermöglicht sowohl die Integration von Druckentlastungsvorrichtungen als auch eine raumsparende Unterbringung der Überwachungsgeräte des Stufenschalters.

Description

Ausdehnungsgefäß für Stufenschalter
Die Erfindung betrifft einen mit einer Isolierflüssigkeit ge¬ füllten Stufenschalter und Einrichtungen zur Aufnahme der thermisch bedingten Volumenschwankungen dieser Isolierflüssigkeit .
Die Erfindung ermöglicht einen hermetischen Abschluss des Schaltergefäßes und damit eine deutliche Reduzierung der Al- terung des Schalteröles.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung ermöglicht weiterhin den Verzicht auf Luftentfeuchter, externes Ausdehnungsgefäß und zugehörige Rohrleitungen. Des Weiteren löst die Erfindung das Problem der Gasansammlung in der Rohrlei- tung zum Ausdehnungsgefäß von hermetisch abgeschlossenen Schaltern .
Stufenschalter der oben genannten Art kommen vorwiegend in Leistungstransformatoren zum Regeln der Spannung unter Last zum Einsatz. Im Betrieb kommt es durch Erwärmung der Über- schaltwiderstände, Wärmeabgabe durch das den Schalter und sein Gefäß umgebende Isolier- und Kühlmedium des Transforma¬ tors und weitere Einflüsse zu erheblichen Temperaturschwankungen. Diese bewirken wesentliche Änderungen des Volumens der Isolierflüssigkeit des Stufenschalters. Weiterhin kommt es durch Schaltlichtbögen und / oder Aufheizen der Über- schaltwiderstände zur thermischer Zersetzung von Isolierflüs¬ sigkeit und daraus resultierender Gasentwicklung. Diese Gase steigen auf Grund ihrer geringeren Dichte nach oben und müs- sen durch geeignete Maßnahmen abgeführt werden.
Stand der Technik ist die Verwendung von über dem Transformator angebrachten Ausdehnungsgefäßen, welche über eine geneigte Rohrleitung mit dem Schalter verbunden werden. Über diese Rohrleitung erfolgt sowohl der Fluss der Isolierflüs¬ sigkeit bei thermisch bedingten Volumenänderungen, als auch der Abtransport der Gase. Bekannt ist die Verwendung eines gemeinsamen Ausdehnungsgefä¬ ßes für den Transformator und den Schalter, dabei kommt es jedoch zu einer Mischung der Isolierflüssigkeiten. Deshalb wird zurzeit überwiegend ein Zweikammerausdehnungsgefäß ein- gesetzt. Solche Ausdehnungsgefäße sind zum Beispiel in
DE19527763C2 beschrieben. Nachteil dieser Ausdehnungsgefäße ist der Kontakt der Öloberfläche mit der Außenluft, was die Verwendung von so genannten Luftentfeuchtern erfordert. In diesen Luftentfeuchtern wird die Luft über ein Trocknungsmit- tel geführt und hierbei entfeuchtet. Die Adsorptionsfähigkeit des Trocknungsmittels (Hygroskopizität) wird hierbei aufge¬ braucht und das Trocknungsmittel muss regelmäßig erneuert werden. Die periodisch notwendigen Sichtprüfungen sowie der regelmäßige Austausch des Trocknungsmittels, insbesondere in Gegenden mit hoher Luftfeuchtigkeit, stellt einen erheblichen Kostenfaktor dar (Empfohlener Wartungsintervall: 3 Monate). Diese Luftentfeuchter bieten des Weiteren keinen sicheren Ab- schluss gegen die Aufnahme von Feuchtigkeit und Sauerstoff durch die Isolierflüssigkeit, insbesondere bei schneller Ab- kühlung des Transformators.
In DE10010737A1 wird ein hermetisch abgeschlossener Transformator beschrieben, welcher zum Volumenausgleich einen dehnbaren Radiator vorsieht. Die Verwendung eines solchen Radiators zur Kompensation der Volumenausdehnung der Isolierflüssigkeit des Schalters erfordert einen erheblichen Aufwand und bringt Probleme bei der Abführung von Gasen aus dem Schaltergefäß. Für die Ausdehnung der Isolierflüssigkeit von Transformatoren sind Ausdehnungsgefäße bekannt, welche in der Hauptkammer ei- ne Membran zur Trennung der Isolierflüssigkeit von der Umge¬ bungsluft verwenden. Ein solches ist in DE3206368 beschrie¬ ben. Diese Ausdehnungsgefäße bieten zwar einen sicheren Ab- schluss der Isolierflüssigkeit von der Umgebungsluft, benöti¬ gen aber dennoch einen Luftentfeuchter, was mit den bereits erwähnten Nachteilen verbunden ist. Weiterhin führt der Kontakt mit der Umgebungsluft zur Alterung der Membran und be¬ dingt somit technische Unsicherheiten. In DE10224074A1 ist eine Anordnung für die in den Stufenschalter führende Rohrleitung beschrieben, welche ein Labyrinthsystem zur Vermeidung des Strömens von Gasen zum Ausdehnungsgefäß nutzt. Dieses System bietet aber weder einen her- metischen Abschluss des Schalters, noch kann es das
Eindringen von Gasen in die Rohrleitung vollständig verhindern. Auch die aufwändige Rohrleitungsanordnung zum Ölausdeh- nungsgefäß bleibt erforderlich.
Aus DE3504916C2 ist weiterhin ein Ausdehnungsgefäß bekannt, welches direkt auf dem Stufenschalterkopf montiert wird. Die¬ se Lösung benötigt ebenfalls einen Luftentfeuchter, was die bekannten bereits eingangs genannten Nachteile zur Folge hat. Ein hermetischer Abschluss lässt sich auch damit nicht erzie- len.
Aus WO98/54498 ist eine Abdeckhaube für Druckentlastungsven¬ tile bekannt und in DE 10312177 ist die Integration einer Abdeckhaube in ein Druckentlastungsventil beschrieben. Beide Lösungen sind mit erheblichen Handhabungsproblemen behaftet und erfordern einen großen Raumbedarf.
Die im Folgenden beschriebene Erfindung ermöglicht eine Kom¬ pensation der Änderung des Volumens der Isolierflüssigkeit beim Betrieb des Schalters, bei Vermeidung der oben genannten Nachteile .
Die vorliegende Erfindung nutzt zur Aufnahme der thermisch bedingten Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit des Schalters einen Faltenbalg / Kompensator. Erfindungsgemäß bildet diese Ausgleichvorrichtung eine kompakte Baugruppe oh¬ ne zusätzliche Rohrleitungen und wird direkt auf dem Schalter montiert. Die Form des Ausdehnungsgefäßes wird weitgehend der Kontur des Stufenschalterkopfes angepasst, so dass der Raum- bedarf klein gehalten wird. Das Ausdehnungsgefäß bildet somit mit dem Schalter eine Einheit und bleibt auch beim Transport angebaut. Die umständliche Montage von Ausdehnungsgefäß und Rohrleitungen bei Aufstellung des Transformators entfallen. Für Volumenausgleichsvorgänge lässt sich bei Faltenbälgen und / oder Kompensatoren nur das Differenzvolumen zwischen dem gestreckten Zustand und dem zusammengefalteten Zustand nutzen. Das Grundvolumen im zusammengefalteten Zustand ist nicht nutzbar. Erfindungsgemäß wird das nicht nutzbare Volu¬ men durch Einbringen eines napf- oder topfförmigen Einsatzes auf ein Minimum begrenzt. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird dieser Topf so ausgebildet das ein Hohlraum entsteht, der zur Aufnahme oder Unterbringung der not- wendigen Schutz und Überwachungstechnik genutzt werden kann.
In einer weiteren besonderen Ausbildung der Erfindung wird dieser Topf derart gestaltet, dass er als Abdeck- und Schutzhaube für die Schutz-, Überwachungs-, und Regelgeräte dient. In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die
Gestaltung des Topfes als Abdeckung und Spritzschutz für ein Druckentlastungsventil vorgesehen. Der Topf übernimmt das Auffangen und die Ableitung des heißen Ölschwalles im Fehlerfall.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird der Ausgleichkörper zum Bestandteil des Schalters. Zusätzliche externe Bau¬ gruppen entfallen und führen zu einer Vereinfachung des gesamten Transformators. Probleme mit Gasansammlungen in Rohr- leitungen und eine Behinderung der Ölströmung bei Temperaturänderungen der Isolierflüssigkeit sind durch Entfall der mit diesen Problemen behafteten Baugruppen ausgeschlossen.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Volumenkompensati- onseinrichtung lässt sich ein völliger Abschluss der Isolierflüssigkeit des Schalters von der Atmosphäre / Umgebungsluft erreichen. Die Aufnahme von Feuchtigkeit und Sauerstoff durch die Isolierflüssigkeit wird verhindert. Eine Beeinflussung der elektr. Durchschlagfestigkeit der Isolierflüssigkeit durch Feuchtigkeit wird vermieden sowie die Alterung der Iso¬ lierflüssigkeit deutlich herabgesetzt. Das äußere Ausdeh¬ nungsgefäß, der Luftentfeuchter sowie die zugehörigen Rohrleitungen können entfallen. Die regelmäßige Prüfung des Zu- Standes des Trocknungsmittels im Luftentfeuchter kann einge¬ spart werden und es kommt zu Kosteneinsparungen durch den Entfall des kostspieligen regelmäßigen Austausches des Trocknungsmittels. Umweltverschmutzungs- und Entsorgungsprobleme durch verbrauchte Trocknungsmittel werden vermieden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Schalter mit einem Gasablassventil (V3) ausgerüstet. Dieses kann zweckmäßigerweise derart ausgeführt oder gesteuert wer- den, dass es bei einem kleinen Gasdruck anspricht, nicht je¬ doch bei Anliegen von Isolierflüssigkeit. Dies wird vorteil¬ hafterweise durch die Steuerung des Gasablassventiles mittels eines Schwimmers (SW) realisiert. Dadurch ist ein ständiges Abpumpen der Gase möglich. Zum Schutz vor im Fehlerfall auf- tretenden Druckwellen kann kann ein übliches großflächiges Druckentlastungsventil (Dl) vorgesehen werden. Durch die Kombination einer füllstandsunabhängigen Druckentlastungseinrichtung und einer bereits bei geringem Überdruck ansprechenden füllstandsabhängigen Druckentlastungseinrich- tung, lässt sich ein sicherer Berstschutz für das Schaltergefäß bei kontinuierlicher Abfuhr sich bildender Gase ermöglichen.
Weiterhin ist durch Verwendung eines mehrwandigen Balges eine völlige Berstsicherheit erzielbar, diese Ausführung ermög¬ licht außerdem eine Leckageüberwachung. Durch Verwendung eines Führungsrohres kann der Balg des Kompensators gegen seit¬ liches Ausweichen (Knicken) geschützt werden. Dieses Führungsrohr kann ebenfalls zur Aufnahme der beim Transport des Transformators auftretenden Querbeschleunigungskäfte genutzt werden. Die Druckwellenleiteinrichtung für das Druckentlastungsventil wird als Führungsrohr für den Balg genutzt. Die Druckwellenleiteinrichtung wird derart gestaltet, dass sowohl bei gedehntem Kompensator als auch bei gestauchtem Kompensator eine sichere Weiterleitung der Druckwellen gewährleistet ist. Bewegliches Grundelement des Kompensators ist der Metallbalg, der aufgrund seiner ringförmig umlaufenden Wellen eine axiale Beweglichkeit aufweist, die bei Anwen- düng im erfindungsgemäßen Ausdehnungsgefäß zum Ausgleich der thermisch bedingten Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit des Stufenschalters genutzt wird. Dieser Balg bezieht seine Beweglichkeit aus der Biegsamkeit der radial stehenden WeI- lenflanken. Dabei ist für den beschriebenen Anwendungsfall die lyraförmige Welle aufgrund der großen Beweglichkeit bei ausreichender Druckfestigkeit zu bevorzugen.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform wird der Aus- gleichskörper mit einem Federelement versehen, um ein vorbestimmtes Druckspiel zu erzielen. Diese Federelemente können auch durch den Körper des Kompensators selbst gebildet wer¬ den.
In einer speziellen Ausführung wird die Ausgleichsvorrichtung mit einer Volumenbegrenzung in eine oder auch beide Richtungen ausgerüstet. Dadurch kann beispielsweise im Schaltergefäß ein besonderen Anforderungen entsprechendes Druckspiel rea¬ lisiert werden. Diese Begrenzung ist ebenfalls durch eine Hubbegrenzung der Ausgleichselemente sowie eine mehrteilige Ausgleichvorrichtung mit Kammern unterschiedlicher Federkonstante möglich.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbei- spielen näher beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Schalter (S) mit einem Schalterkopf (SK), welcher am Deckel (TD) eines Transformators angeordnet ist. Der Raum innerhalb des Schalters (S) ist mit Isolierflüssig- keit gefüllt. Da das Gehäuse des Schalters (S) diesen herme¬ tisch abschließt, kommt es bei Erwärmung der Isolierflüssig¬ keit des Schalters zu einer Erhöhung des Innendruckes im Schalter. Diese Druckerhöhung bewirkt eine Streckung des Kompensators (K) . Sich durch thermische Ölzersetzung bildende Gase steigen nach oben und werden durch die zylindrischen Rohrstücke (Rl) zu einer Überwachungseinrichtung (Dl) geführt. Eines der beiden Rohrsegmente (Rl) ist an der beweglichen Endplatte des Kompensators angeordnet. Diese Rohrstücke sind derart gestaltet das sie bei jeder Stellung des Kompensators eine sichere Ableitung von Druckwellen zum Druckentlastungs- ventil (Dl) gewährleisten. Die Höhe ist derart bemessen dass der Kompensator seine volle Beweglichkeit ausnutzt und eine sichere Ölströmung zwischen Schalter und Ausdehnungsgefäß ge¬ währleistet ist. Der Querschnitt des von dem Rohrstück (Rl) gebildeten Druckwellenkanals zum Druckentlastungsventil (Dl) ist dabei so groß, dass Druckwellen ungehindert zum
Druckentlastungsventil geleitet werden. Der Ölkanal in das Ausdehnungsgefäß der im Ausführungsbeispiel durch den Zwi¬ schenraum zwischen den beiden Rohr- bzw. Führungsstücken (R1+R2) gebildete wird, ist derart gestaltet dass er für die langsam verlaufenden thermisch bedingten Volumenschwankungen einen genügenden Ölfluss ermöglicht, für die explosionsarti¬ gen Volumenvergrößerungen im Schadensfall aber eine solche Dämpfung besitzt dass die Druckwelle nicht auf den Balg über¬ tragen wird sondern innerhalb des Rohrstutzens (Rl) zum Druckentlastungsventil (Dl) geführt wird.
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Stufenschalter (S) mit Ausdehnungsgefäß, wobei ein für Stufenschalter übliches Schutzrelais (D2) über die Rohrleitung (R2) mit dem Innenraum des Schalters (S) verbunden ist.
Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schalterausdeh¬ nungsgefäßes bei welchem ein Balg (K) als negativer Kompensa¬ tor in das zylindrische Ausdehnungsgefäß eingebaut ist. Die axiale Bewegung des Balges führt zur Anpassung des Volu¬ mens. Dabei bilden die bewegliche innere Deckplatte des Aus¬ dehnungsgefäßes (P2) und der Balg (K) einen Hohlraum welcher zur Unterbringung der Überwachungsgeräte des Schalters ge¬ nutzt wird. Die Bewegung der Deckplatte (P2) wird an einer Anzeigevorrichtung (AV) zur Anzeige des Ölvolumens oder der diesem entsprechenden Temperatur der Isolierflüssigkeit des Stufenschalters genutzt. Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schalterausdeh¬ nungsgefäßes bei welchem ein Balg (K) als positiver Kompensa- tor die Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit des Stu¬ fenschalters ausgleicht. Innerhalb des vom Balg gebildeten Ausdehnungsgefäßes befindet sich ein feststehender topfförmi¬ ger Innenzylinder (T) welcher die Überwachungsgeräte des Stu¬ fenschalters umschließt. Dieser topfförmige Innenzylinder (T) wird vorteilhafterweise weitgehend der Form des Balges (K) im gestauchten Zustand angepasst. Im Ausführungsbeispiel dient dieser innere Zylinder gleichzeitig als Ölauffanghaube und
Spritzschutz für ein von diesem Zylinder umschlossenes Druckentlastungsventil (Dl) .
Die Figur Fig. 5 zeigt einen Transformator als elektrisches Bauteil mit einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse (4) der mit einer Isolierflüssigkeit (5) gefüllt ist. Über eine Rohr¬ leitung, die mit einem Buchholzrelais (Bl) und einem Ausdehnungsgefäß (Kl) verbunden ist. In dem Ausdehnungsgefäß (Kl) ist eine Membran untergebracht, welche die Isolierflüssigkeit vom Gas trennt. Der Gasraum ist über eine Rohrleitung (R7) mit weiteren Kammern für ein zweites Gaspolster (K2) ausgestattet, welche derart angeordnet sind, dass eine thermische Entkoppelung des Gaspolsters (K2) von der Temperatur der Isolierflüssigkeit (5) im Transformator erfolgt.

Claims

Patentansprüche
1. Mit einer Isolierflüssigkeit gefüllter und mit einem dicht verschlossenen Gehäuse versehenes elektrisches Bauteil, ins- besondere ein Stufenschalter, mit Ausdehnungsgefäß zur Auf¬ nahme der thermisch bedingten Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Aufnahme der Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit die Bewegung eines Faltenbalges genutzt wird und dass die Ausgleichvorrichtung direkt auf dem Kopf des elektrischen Bauteils montiert ist.
2. Ausdehnungsgefäß für einen elektrischen Schalter nach An- spruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass durch einen topfförmigen Innenzylinder im die Außenwand bildenden Kompensator oder durch Anordnung eines negativen inneren Kompensators in einem topfförmigen Außenzylinder das Ölvolumen der Ausgleichvorrichtung der nutzbaren Kompensator- volumendifferenz angeglichen wird.
3. Anordnung nach einem der vorher genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der innere Topf oder der innere Balg des Ausdehnungsgefäßes einen Hohlraum bilden, in welchem die erforderlichen Überwachungsgeräte und Armaturen für den Schalter raumsparend un¬ tergebracht werden.
4. Anordnung nach einem der vorher genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der innere Zylinder oder Balg des Ausdehnungsgefäßes ein Druckentlastungsventil umschließt oder das Gehäuse eines Druckentlastungsventiles bildet.
5. Anordnung nach einem der vorher genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der oder die Ausgleichskörper mit einem Federelement versehen sind, um ein vorbestimmtes Druckspiel zu erzielen.
6. Anordnung nach einem der vorher genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der feststehende Teil und der bewegliche Teil des Ausdehnungsge¬ fäßes jeweils mit Führungshülsen versehen sind und dass sich diese Führungshülsen überlappen.
7. Ausdehnungsgefäß nach einem der vorher genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein mehrschichtiger Kompensator zum Einsatz kommt.
8. Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für den mindest zweischichtigen Kompensator eine Leckageeü- berwachung an den Hohlraum zwischen den Schichten angeschlos- sen wird.
9. Anordnung nach einem der vorher genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schalter mit Vorrichtungen zur Erfassung des Füllstandes der Isolierflüssigkeit und / oder Erfassung des Druckes aus¬ gestattet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die von der Volumenänderung hervorgerufene Verformung der Ausgleichselemente zur Auswertung und / oder Anzeige des Schalterölvolumens genutzt wird.
11. Anordnung nach einem der vorher genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schalter (S) mit Vorrichtungen (V3) zur Sammlung und zum
Ablassen von sich bildenden Gasen ausgestattet ist.
12. Anordnung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass diese Vorrichtungen in Abhängigkeit vom Ölstand im Ausdehnungsgefäß gesteuert werden.
13. Anordnung nach einem der vorher genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die maximale Ausdehnung des Kompensators mittels geeigneter Arretierungen begrenzt wird.
14. Anordnung nach einem der vorher genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rückstellkraft für den Kompensator durch die Gewichts¬ kraft eines Beschwerungskörpers erzeugt wird.
15. Anordnung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erforderlichen Überwachungsgeräte und Armaturen für den Schalter den Beschwerungskörper für die Rückstellkraft des Kompensators bilden.
16. Ausdehnungsgefäß nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Faltenbalg mit einer Schutzhaube abgedeckt ist.
17. Anordnung nach einem der vorher genannten Ansprüche, die an einem sich bei Erwärmung ausdehnendem Isoliermedium gefüllten elektrischen Einrichtung zum Einsatz kommt.
18. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Aufnahme der thermisch bedingten Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit ein Gaspolster innerhalb des Faltbalges vorgesehen ist, welches derart angeordnet ist, dass der Schalter in allen Betriebszuständen bis zum Deckel mit Isolierflüssigkeit gefüllt und dass dieses Gaspolster durch eine Membran von der Isolierflüssigkeit getrennt ist, wobei die Membran keinen Kontakt mit der Atmosphäre hat und sich inner- halb des hermetisch abgeschlossenen Schalters befindet.
19. Anordnung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Teile des Gaspolsters in separaten Behältnissen aufgeteilt und durch dicht geschlossene Verbindungen mit dem die Membran enthaltenden Behältnis verbunden sind.
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