Einrichtung zur Messung der örtlichen Temperaturen von unter Hochspannung stehenden Bauteilen, insbesondere von Transformatorwicklungen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der örtlichen Temperaturen von unter Hochspannung stehenden Bauteilen, insbesondere von Transformatorwicklungen.
Bei den Bestrebungen um eine wirtschaftlichere Ausbildung elektrischer Einrichtungen für Hochspannung und insbesondere bei den Bemühungen um die Verkleinerung der Ausmasse und der Gewichte von Transformatoren für Hoch- und Höchstspannung und um deren bessere Ausnutzung im Betrieb äussert sich in den letzten Jahren stets merklicher ein Mangel, der darin besteht, dass die Temperaturen der einzelnen wichtigen Stellen der aktiven und der tragenden Teile dieser Einrichtungen im Betrieb oder im betriebsmässigen Zustand im Prüffeld auf einfache Weise nicht gemessen werden können.
Dadurch befindet sich die Entwicklung der Transformatoren und anderer elektrischer Einrichtungen für Noch und Höchstspannung im Nachteil gegenüber der Entwicklung der anderen Gebiete der Starkstromtechnik, insbesondere derer der rotierenden elektrischen Maschinen, bei denen es schon seit langem üblich ist, Temperaturfühler in verschiedene Stellen der Wicklung und des aktiven Eisens sowohl der Erstausführungen als auch der in Reihenfertigung hergestellten Maschinen einzubauen.
Die Ursache, warum ähnliche Messungen bisher bei Transformatoren für hohe und Höchstspannung und auch bei anderen mit solchen Spannungen arbeitenden elektrischen Einrichtungen weder üblich noch möglich sind, liegt in der Tatsache, dass die bisher bekannten Verfahren, die funktionsmässig für solche Messungen geeignet wären, ohne Metall- oder sonstige stromleitende Bestandteile sowohl in den eigentlichen Fühlern, als auch in den Verbindungsleitungen von den gemessenen Stellen zum Anzeige- oder Registriergerät nicht ausführbar sind.
Die Forderung der Betriebssicherheit von Transformatoren oder anderen Hochspannung führenden Einrichtungen (mit Ausnahme solcher, deren Betriebsspannung in der Nähe der unteren Grenze des Begriffes ( < Hochspan- nung y liegt) schliesst aber die Verwendung fremder Metallbestandteile in der Nähe von hochspannungsführenden Bauteilen aus. Bei Transformatoren mit Höchstspannung kommt noch die Bedingung hinzu, dass die Teile der Messeinrichtung, welche in den Wirkungsbereich der Höchstspannung hineinragen, aus Isolierstoffen mit sehr kleinen dielektrischen Verlusten bestehen müssen, deren Dielektrizitäts-Konstanten den Werten der Dielektrizitäts-Konstanten des Isoliermaterials bzw. des Isolier- und Kühlmittels des Transformators möglichst nahekommen.
Die örtlichen Temperaturen wichtiger Stellen der Wicklungen von Erstausführungen werden manchmal bei der Wärmeprüfung im Kurzschlusszustand mittels Thermoelementen bestimmt, die im voraus in die Wicklungen eingebaut wurden. Die wirkliche Übertemperatur dieser Stellen im Betrieb kann aber auch dann nur schätzungsweise bestimmt werden, und zwar dadurch, dass zu den im Kurzschlusszustand festgestellten Übertemperaturen der einzelnen Stellen der Wicklung der abgeschätzte, durch die Eisenverluste verursachte Temperaturzuwachs dieser Stellen addiert wird. Die Richtigkeit der auf diese Weise gewonnenen Ergebnisse wird noch dadurch herabgesetzt, dass die Strömung des Kühlmittels (z.B. des öles) im Betrieb insbesondere bei Transformatoren mit natürlicher Zirkulation des Kühlmittels sehr von der Strömung im Kurzschlusszustand abweicht.
Der Hauptnachteil dieses Verfahrens zur Messung der örtlichen Temperaturen besteht jedoch darin, dass die Thermoelemente nach der Kurzschlussprüfung aus der Wicklung entfernt werden müssen. Auf diese Weise können deshalb nur die örtlichen Temperaturen der äusseren Wicklung bzw. der äusseren Schicht der äusseren Wicklung gemessen werden, wobei die Kenntnis der örtlichen Temperaturen der inneren Wicklung bzw. der inneren Wicklungen meist viel wichtiger ist, als die der örtlichen Temperaturen der äusseren Wicklung.
Es sind bereits Messverfahren zur Bestimmung der örtlichen Temperaturen von Transformatorwicklungen bekannt, bei denen ein Widerstandsthermometer, welches in die Wicklung eingebaut ist, als Fühler verwendet wird.
Es wird über einen gesonderten Isoliertransformator gespeist. Diese Verfahren können nur bei solchen Wicklungen wirtschaftlich angewendet werden, bei denen die Spannung an der unteren Grenze des Begriffes Hochspannung liegt. Bei Wicklungen für höhere Spannungen können diese Verfahren bloss in den Gebieten angewendet werden, die in der Nähe der geerdeten Wicklungsstellen liegen. Diese Verfahren eignen sich also nicht zur Messung von Temperaturen an beliebigen Stellen der Wicklung oder an einer grösseren Anzahl von Stellen derselben Wicklung.
Bei einem anderen bekannten Verfahren werden die örtlichen Temperaturen der Enden der Wicklungen durch in diese Enden eingebaute Thermoelemente gemessen, wobei die Leiter der Thermoelemente zusammen mit dem aktiven Leiter, mit dem sie das gleiche Potential besitzen, durch die Durchführung aus dem Transformator herausgeführt werden. Das Anzeigegerät (ein Millivoltmeter) ist unmittelbar an der Durchführung angeordnet und muss z.B. mittels eines Fernglases abgelesen werden. Es ist klar, dass auf diese Weise bloss die Temperaturen der Enden der Wicklungen gemessen werden können.
Ein weiterer bekannter Vorschlag besteht darin, dass die Spulen der Wicklung an den Stellen, deren Temperatur gemessen werden soll, von öl-und wärmedichten Kästen aus Isolierstoff umgeben werden, aus denen Steigrohre über den Deckel des Transformatorkessels herausgeführt werden. Die Temperatur der Wicklung soll dann entweder durch Ablesung des ölstandes in den herausragenden Enden der Steigrohre bestimmt werden, oder können an die Steigrohre Anzeigegeräte oder Schutzrelais angeschlossen werden, welche auf die Druck- oder Lagenänderungen des Öls ansprechen, die durch die Wärmedehnung des Inhalts der die Wicklung umfassenden Kästen entstehen.
Dieser an sich sinnreiche Vorschlag konnte sich praktisch wohl vor allem deshalb nicht einführen, weil die Erfüllung der Bedingung des dauernd vollkommen öldichten Anschlusses der die Spulen umgebenden Kästen an die Leiter der Spulen auf unüberwindliche Schwierigkeiten stösst.
Es sind auch Verfahren zur Messung der Temperaturen von Hochspannungswicklungen bekannt, die den Zuwachs des Widerstandes der Wicklung mit Hilfe eines überlagerten Gleichstromes messen. Mit diesen komplizierten Verfahren können jedoch nicht die örtlichen Temperaturen gemessen werden, sondern bloss die mittleren Werte der Temperatur, z.B. einer ganzen Phase.
Die Unmöglichkeit der Messung der örtlichen Tem peraturen von Transformatorwicklungen hat zur Entwicklung der sogenannten Wärmeabbilder oder Temperaturabbilder geführt, die mit WärmequeIlen und Wärmekapazitäten ausgerüstet sind, welche den Verlusten im Transformator und den Wärmekapazitäten seiner einzelnen Teile entsprechen. Diese Temperaturabbilder sollen dem Leiter des Energiebetriebes (Lastverteiler und dergleichen) in jedem Augenblick die Temperaturen der wärmsten Stellen, insbesondere jene der wichtigen grossen Transformatoren angeben; diese Messwerte sollen ihm dann als Grundlage für die wirtschaftliche Ausnützung der Transformatoren in den verschiedenen Betriebszuständen des energetischen Systems dienen.
Der Nachteil der Temperaturabbilder besteht bisher darin, dass sie nur auf Grund der Wärmeberechnung des Transformators eingestellt werden können, da ihre Einstellung auf Grund der tatsächlichen Temperaturen der wärmsten Stellen des Transformators nicht durchführbar ist, solange diese tatsächlichen Temperaturen nicht gemessen werden können, also unbekannt sind.
Da die Wärmeberechnung der Transformatoren bisher unsicher ist, sind die Wärmeabbilder, sofern sie überhaupt angewendet werden, vorsichtshalber gewöhnlich auf eine höhere Temperatur eingestellt, als den Ergebnissen der Temperaturberechnung der heissesten Stellen entspricht. Dies führt aber zur unvollkommenen Ausnutzung der Transformatoren im Betrieb. Ausserdem können Wärmeabbilder für Transformatoren mit mehr als zwei Wicklungen und für spezielle Transformatoren, z.B. für Lokomotivtransformatoren und andere kaum in zufriedenstellender Weise entwickelt und eingestellt werden.
Dasselbe gilt im wesentlichen auch für das bekannte Verfahren der indirekten Messung der Temperatur der heissesten Stelle der Wicklung eines Öltransformators, bei dem der statische und dynamische Druck des Öles in dem Rohr gemessen wird, das den Transformator mit dem Konservator verbindet.
Es wäre für die Entwicklung von grossen Transformatoren mit hoher Ausnutzung des aktiven Materials wertvoll, wenn es möglich wäre, die tatsächliche Verteilung der örtlichen Temperaturen in der Richtung der Länge (Höhe) der einzelnen Wicklungen des Transformators, bzw. auch längs ihres Umfanges, zu messen.
Man könnte dann verlässlich feststellen, wo sich die heissesten Stellen der einzelnen Wicklungen (die sogenannten hot spots) befinden, ob ihre Übertemperatur den zu]ässigen Wert vom Standpunkt der geforderten Lebensdauer der Isolation nicht überschreitet, ob irgendwelche Stellen (insbesondere an den inneren Wicklungen, an den Anschlussstellen von Anzapfungen und dergleichen) nicht ungenügend gekühlt sind, ob irgendwo unzulässig hohe Erwärmungen infolge lokaler Konzentrierung von Zusatzverlusten auftreten und dergleichen. Ähnlicherweise könnten auch die Wirkungen von Massnahmen festgestellt werden, welche die Verminderung solcher zu hoher örtlicher Temperaturen bezwecken.
Andererseits würde die tatsächliche Messung der örtlichen Temperaturen zeigen, ob die Übertemperaturen des aktiven Materials in manchen Gebieten, z.B. in den unteren Teilen von Transformatorwicklungen, nicht überflüssig niedrig sind, so dass wesentliche Einsparungen erzielt werden können, z.B. durch geeignete Abstufung des Querschnittes der Wicklungen (Vergrösserung in den wärmeren und Verminderung in den kälteren Gebieten). Ausserdem kann die genaue Kenntnis der örtlichen, also auch der höchsten örtlichen Temperaturen der einzelnen Transformatorwicklungen, die an einer Erstausführung unter verschiedenen Betriebsbedingungen gemessen wurden, verlässliche Unterlagen für die Einstellung der oben erwähnten Temperaturabbilder für weitere Transformatoren liefern, die genau nach der Erstausführung hergestellt wurden.
Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, unter Spannung, also im Betrieb, die örtlichen Temperaturen von Transformatorwicklungen für hohe und Höchst spannungen, und auch die Temperaturen anderer Bauteile, die in der Nähe der Hochspannung führenden Teile liegen und deren Temperaturen bisher im Betrieb nicht gemessen werden konnten, zu messen. Die Erfindung ermöglicht es auch, gleichzeitig oder fast gleichzeitig die Temperaturen vieler Stellen solcher Wicklungen oder anderer Bauteile, und auch die zeitlichen Verläufe solcher Temperaturen zu messen.
Dies wird nun erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der durch die Anordnung von isolierenden Wänden gebildete Hohlraum mindestens eine Eintrittsöffnung besitzt und dass die elektrisch und thermisch isolierende Rohrleitung zu einem Temperaturfühler führt, wobei eine Pumpe vorgesehen ist, die dazu bestimmt ist, kurzzeitig oder kontinuierlich einen aus einer Flüssigkeit oder Gas bestehenden Inhalt des Hohlraums durch die Rohrleitung zum Temperaturfühler und an diesem vorbeizusaugen.
Die Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Zeichnungen, die schematisch zwei Ausführungsbeispiele darstellen, näher erklärt.
Fig. 1 und 2 zeigen die beiden Ausführungsformen im Querschnitt,
Fig. 3 stellt einen Längsschnitt der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform dar,
Fig. 4 bis 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung und in
Fig. 9 und 10 sind Beispiele der mit der erfindungsgemässen Einrichtung gemessenen Temperaturwellen dargestellt.
In den Figuren bezeichnet 1 den Bauteil, dessen Temperatur zu messen ist, 2, 3 und 8 sind die Wände, die den Hohlraum (Geber) 4 bilden, welcher die Form einer Kammer oder eines Kanals besitzt, 5 ist ein Rohr aus thermisch und elektrisch isolierendem Stoff, das aus dem Hohlraum 4 zum Messfühler 6 führt. Das temperaturmessende Medium, das mit dem Kühlmedium identisch ist, tritt durch die Öffnung 7 in den Hohlraum 4 ein. Die Bewegung des Messmediums wird durch eine Pumpe 23 bewirkt. Bei der Anordnung gemäss Fig. 1 ist der Hohlraum des Gebers 4 an der der Oberfläche des Teils 1, dessen Temperatur gemessen werden soll, zugekehrten Seite unmittelbar durch diesen Bauteil begrenzt, der entweder unbedeckt oder isoliert sein kann (z.B. eine isolierte Transformatorwicklung). Die Isolation ist in der Figur 1 nicht dargestellt.
In der Ausführung gemäss Fig.2 und 3 ist der Hohlraum des Gebers 4 an der der Oberfläche des Bauteils 1 zugekehrten Seite durch eine Wand 3 begrenzt, die mit Vorteil dünn ist und an diese Oberfläche dicht anliegt. Mit der Wand 3 sind Rippen 8 verbunden, die mit Vorteil aus einem elektrisch isolierenden, aber gut wärmeleitenden Stoff hergestellt sind. Die Rippen 8 ragen in den Hohlraum des Gebers 4 hinein, teilen ihn in mehrere Kanäle und setzen durch ihre verhältnismässig grosse Oberfläche den Wärmewiderstand zwischen dem Bauteil 1, dessen Temperatur gemessen werden soll, und dem die Temperatur messenden Medium im Hohlraum 4 herab.
Der Baustoff und die Dicke der Wände 2, welche das Innere des Gebers 4 von dem umgebenden, in der Regel strömenden Kühlmedium trennen, werden derart gewählt, dass sie eine wirksame Wärmeisolation bilden.
Das temperaturmessende Medium kann mit dem Kühl-, bzw. Isoliermedium des Transformators, bzw. einer anderen elektrischen Einrichtung identisch sein.
Das temperaturmessende Medium kann also Transformatoröl, synthetisches Öl, Luft, Isoliergas und dergleichen sein. Es kann sich aber auch von dem Kühl- bzw.
Isoliermedium unterscheiden. In diesem Falle wird es durch ein besonderes, elektrisch isolierendes Rohr in die einzelnen Geber befördert, so dass das temperaturmessende Medium in einem geschlossenen Kreislauf durch das Messystem fliesst. Ist das temperaturmessende Medium mit dem Kühl-, bzw. Isoliermedium identisch, so kann es entweder ebenfalls in einem geschlossenen Kreis umlaufen, oder es kann nach Durchfliessen des Temperaturfühlers, bzw. der Pumpe 23 in den Abfall abgelassen werden (Luft kann in die Atmosphäre ausgeblasen werden). Es kann auch in ein Sammelgefäss, bzw. bei Öltransformatoren unmittelbar in das Transformatorgefäss, oder in den Konservator und dergleichen abgelassen werden.
Die vorbeschriebene Einrichtung kann grundsätzlich auf zwei Arten angewendet werden. Bei dem einen Verfahren ist die Messung kontinuierlich, indem das die Temperatur messende Medium (das in der Regel mit dem Kühlmittel identisch ist) während der ganzen Messdauer mit sehr kleiner Geschwindigkeit durch den Geber und von diesem durch das thermisch und elektrisch isolierende Rohr fliesst; die zweite Methode verwendet das Verfahren der Temperaturwelle, das darin besteht, dass das die Temperatur messende Medium (das in der Regel wiederum mit dem Kühlmedium identisch sein wird) sich immer zuerst während einer längeren Zeit in Ruhe befindet, worauf es dann plötzlich mit einer verhältnismässig hohen Geschwindigkeit aus dem Geber angesaugt und an dem Fühler des Temperaturmessers vorbeigeführt wird.
Das Verfahren der Temperaturwelle ist gewöhnlich vorteilhafter, insbesonders bei der Messung der Temperaturen mehrerer Stellen einer Wicklung oder einer anderen Einrichtung. Voraussetzung der Anwendbarkeit dieses Verfahrens ist jedoch eine kleine Trägheit des Fühlers des Temperaturmessers und des zugehörigen Anzeige-oder Registriergerätes.
Fig. 4 bis 10 der beiliegenden Zeichnungen zeigen praktische Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Ein richtung bei Anwendung zur Messung örtlicher Temperaturen von Wicklungen oder anderen Bauteilen von Öltrans- formatoren. Fig. 4 und 5 zeigen einen Längs-, bzw. Querschnitt des Gebers zur Messung örtlicher Temperaturen von Scheibenspulen von Öltransformatoren. Fig. 6 und 7 stellen einen Quer- und Längsschnitt des Gebers zur Messung örtlicher Temperaturen von Lagenwicklungen (Rohr-, Zylinderspulen) dar. Fig. 8 zeigt den wirksamen Teil des Temperaturfühlers und des entsprechenden Messstellen-Umschalters. Fig. 9 und 10 stellen zwei charakteristische Kurven dar, die bei Anwendung des Verfahrens der Temperaturwelle mit der erfindungsgemässen Einrichtung gemessen werden.
Der in Fig. 4 und 5 dargestellte Geber zur Messung örtlicher Temperaturen von Scheibenspulen wird in den Kühlkanal zwischen zwei solchen Spulen eingebaut. Seine Höhe gleicht der Höhe des Kanals, seine radiale Breite der Spulenbreite und sein Mass in der Umfangsrichtung gleicht im dargestellten Falle annähernd einem Zwölftel des Spulenumfanges. In diesem Bereich ersetzt der Geber auch die Funktion von drei Distanzstücken, welche die Presskraft der Wicklung von einer Spule auf die andere übertragen. Mittels des Schwalbenschwanzes 13 wird der Geber, ähnlich wie die erwähnten Distanzstücke, durch einen Längskeil festgehalten, der an dem einen der zwei Isolierzylinder des Transformators befestigt ist, welche den Raum für die erwähnte Spule begrenzen. Mittels des Ansatzes 14 stützt sich der Geber gegen den zweiten
Isolierzylinder.
Durch Anordnung der Wände 2, 3, 8 wird erfindungsgemäss ein Hohlraum 4 in der Form eines
Kanalsystems gebildet, an das an der Stelle 9 die hier nicht dargestellte Leitung 5 aus elektrisch und thermisch isolierenden Rohren angeschlossen wird. Oben und unten ist der Raum der Kanäle 4 durch dünne Wände 3 begrenzt, mittels welcher der Geber dicht an die Oberflächen der hier nicht dargestellten Spulen anliegt, deren Temperatur zu messen ist. Dabei wird angenommen, dass die Temperaturen dieser zwei benachbarten Spulen praktisch gleich sind. Die Wände 3 sind mit Rippen 8 verbunden, welche gemeinsam mit den Aussenwänden 2 an der oberen und unteren Seite des Gebers Kanäle 4 bilden, welche in mehreren, im dargestellten Falle in neun Gängen längs der ganzen Länge des Gebers verlaufen.
Die oberen und unteren Kanäle 4 sind durch eine horizontale Wand 24 voneinander getrennt, welche in der Mitte der Höhe des Gebers die Wände 2 und die Rippen 8 zu einem starren Ganzen verbindet und zugleich auch den Boden der Teilkanäle 4 bildet.
Beim Messprozess fliesst die Wärme aus den Leitern der Spule über deren Isolation in die dünnen Wände 3 und von dort nicht nur direkt, sondern auch indirekt über die Rippen 8 und die Wand 24 in das temperaturmessende Medium, welches die Kanäle 4 füllt. Die Kanäle 4 sind im dargestellten Beispiel in zwei Zweigen angeordnet, welche bei den Eingangsöffnungen 7A, bzw. 7B beginnen, die am äusseren bzw. inneren Umfang des Gebers angeordnet sind. Nach drei Gängen, die nebeneinander in Richtung vom äusseren und inneren Umfang zur Mitte des Gebers angeordnet sind, verbinden sich die beiden Zweige an der Stelle 4A, worauf dann weitere drei Gänge im mittleren Teil des Gebers folgen, die an der Stelle 4B enden. An dieser Stelle ist in der waagrechten Wand 24 eine Öffnung angeordnet, welche den oberen und unteren Kanal verbindet.
Von der Stelle 4B führt eine kurze Bohrung im massiven Teil des Gebers zur Ausgangsöffnung 9, an welche die nicht dargestellte Rohrleitung 5 angeschlossen ist. Da der mittlere Teil der Scheibenspulen im Betrieb gewöhnlich wärmer ist, als ihre äusseren Teile, und da sich die von der erfindungsgemässen Einrichtung angegebenen Temperaturen möglichst wenig von den höchsten Temperaturwerten unterscheiden sollen, die in der Wicklung vorkommen, ist der für Scheibenspulen bestimmte Geber durch Schlitze 10 in zwei äussere Teile 12, die sogenannten Vorwärmer, und in einem mittleren Teil 11, den eigentlichen Geber, aufgeteilt.
Die Schlitze 10 vermindern den Messfehler, der sonst dadurch entstände, dass im thermisch gut leitenden Material des Gebers eine verhältnismässig grosse Wärmemenge aus dem an den mittleren Teil der Spulenbreite anliegenden Gebiet in die beiden Randgebiete fliessen würde. Der Teil 12 wirkt als Vorwärmer hauptsächlich bei Anwendung des kontinuierlichen Messverfahrens. Bei Messung mit dem Verfahren der Temperaturwelle wirkt der Teil 12 als ausserordentlich wirksame Wärmeisolation des eigentlichen Gebers 11 gegenüber dem umgebenden strömenden Kühlmittel. Der eigentliche Geberkörper, der aus den Wänden 2, 4, 24 und 8 besteht, wird vorteilhaft aus einem Gemisch von Epoxydharz und Quarzmehl hergestellt. Die dünnen Wände 3 werden mit Vorteil aus einem Glasfaserlaminat verfertigt.
Die beiden genannten Stoffe besitzen die notwendige elektrische Isolierfestigkeit und eine verhältnismässige gute Wärmeleitfähigkeit.
Der Geber für die Messung der örtlichen Temperaturen von Lagenwicklungen, der in Fig. 6 und 7 dargestellt ist, wird an die äussere Oberfläche der gewählten Stellen der Lagenwicklung 1 angelegt und wird z.B. durch Bandagen 17 aus Isolierfaden dort festgehalten. Durch Anordnung der Wände 2, 3 aus Isolierstoff ist der Geber wieder als Hohlraum 4 gestaltet, der die Form einer Kammer oder eines Kanals besitzt, aus dem die Rohrleitung 5 mit thermisch und elektrisch isolierenden Wänden zu dem nicht dargestellten Temperaturfühler führt. Der Hohlraum 4 besitzt an der Seite zur Oberfläche der Wicklung 1, deren Temperatur gemessen werden soll, eine dünne Wand 3, die an dieser Oberfläche dicht anliegt. An den übrigen Seiten ist der Hohlraum 4 des Gebers durch die Wand 2 begrenzt, die die Form einer rechteckigen flachen Schale besitzt, deren Ränder an die Ränder der Wand 3 angeklebt sind.
Die Wand 2 wird vorteilhaft aus einem elektrisch isolierenden Stoff mit kleiner Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Mit der Wand 3 sind Rippen 8 verbunden, welche aus einem elektrisch isolierenden, aber Wärme gut leitenden Stoff hergestellt sind. Die Rippen 8 ragen in den Hohlraum 4 hinein und bilden hier gemeinsam mit den Wänden 2 und 3 einen Kanal, welcher das temperaturmessende Medium mehrmals abwechselnd in beiden Richtungen quer durch den Geber führt. Die Rippen 8 werden vorteilhaft aus einem Stück mit der Wand 3 gebildet. Die Rippen 8 stehen nicht in direkter Berührung mit der Wand 2.
Beim Messprozess strömt die Wärme aus den Leitern über deren Isolation in die Wand 3 und aus dieser in das temperaturmessende Medium nicht nur unmittelbar, sondern auch über die Rippen 8, welche in der gegebenen Anordnung mit dem temperaturmessenden Medium in einer besonders grossen Fläche in Berührung stehen. Das temperaturmessende Medium tritt in den Hohlraum 4 des Gebers durch die Öffnung 7 ein. Um eine hohe Genauigkeit der Messergebnisse zu erzielen, kann der Geber noch mit einer besonderen Wärmeisolierung 16 gegen das umgebende strömende Kühlmedium ausgerüstet werden. Falls der senkrechte Kühlkanal, in dem der Geber gelagert ist, durch einen Isolierzylinder 15 begrenzt wird, ist es vorteilhaft, wenn zwischen diesem Zylinder und dem Geber nur ein so grosser Zwischenraum belassen wird, wie er aus Montagegründen notwendig ist.
Die Wahl eines so kleinen Zwischenraumes begrenzt wirksam die Kühlung des Gebers durch das umgebende Kühlmedium. Andererseits wird die äussere Form des Gebers, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, entsprechend den Grundsätzen der Strömungslehre derart gewählt, dass er unten rund und oben zusammenlaufend ist, damit im aufsteigenden Strom des Kühlmediums keine toten Winkel entstehen. Bei der gewählten Form teilt sich der Strom des Kühlmittels erst dicht unter dem unteren Rand des Gebers und er vereinigt sich schon dicht über dessen oberen Rand.
Die Rohrleitung 5, welche den Geber mit dem Temperaturfühler 6 verbindet, kann im Gebiet der starken elektrischen Felder aus Hartpapierrohren zusammengesetzt werden, und zwar entweder aus dickwandigen Rohren mit nur einer Wand, oder aus dünnwandigen Rohren mit einer Doppelwand, wobei sich in der Regel dasselbe Medium zwischen den beiden Wänden befinden muss, welches auch das Kühlmedium bildet. Ausserhalb des Gebietes der starken elektrischen Felder, d.h. in grösseren Entfernungen von den Hoch- oder Höchstspannung führenden Teilen können z.B. dickwandige Rohre aus hochmolekularem Polyamid verwendet werden.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel des aktiven Teils des Temperaturfühlers und des Messstellen-Umschalters.
An das obere Ende der Rohrleitung 5 ist im dargestellten Falle eine Thermoelementkammer 18 angeschlossen, in deren engstem Querschnitt die Lötstelle eines Thermoele mentes 6 (z.B. Kupfer-Konstanten) angeordnet ist, das durch ein Isolierröhrchen, z.B. eine keramische Kapillare zentriert wird, wobei diese Kapillare auch die Leiter des Thermoelementes aus dem Messraum herausführt. Das Rohr 19, welches aus Metall hergestellt werden kann, verbindet die Thermoelementkammer 18 mit dem Gehäuse 20 des Drehhahns 21. Die Anzahl der in das Gehäuse 20 mündenden Rohre 19 entspricht der Anzahl der Messstellen. Der Drehhahn 21 vermittelt in an sich bekannter Weise die Verbindung der eben gewählten Messstelle mit dem Rohr 22, welches zur Pumpe 23 (Figur 1) führt.
Mit dem Drehhahn 21 ist mechanisch ein nicht dargestellter Umschalter der Thermoelemente verbunden, welcher das Anzeigegerät jeweils mit dem Kupferleiter jenes Thermoelementes verbindet, dessen Thermoelementkammer 18 durch den Drehhahn 21 an das Rohr 22 angeschlossen ist. Alle Konstanten-Leiter der Thermoelemente können zu einer gemeinsamen Kaltlötstelle verbunden werden, von der eine Kupferleitung zum Anzeigegerät führt.
Bei Anwendung der erfindungsgemässen Einrichtung zur Messung der örtlichen Temperaturen der Wicklungen von Öltransformatoren wird der Temperaturfühler 6 und der Messstellen-Umschalter mit Vorteil am Deckel des ölkessel angebracht. Die gemeinsame kalte Lötstelle liegt dann dicht unter dem Deckel in der höchsten Ölschicht, deren Temperatur als Vergleichsbasis für alle Angaben der Messeinrichtung dient. Dies ist deshalb von Vorteil, weil die Temperatur der höchsten ölschicht leicht durch die üblichen Taschensonden, die am Transformatordeckel angeordnet sind, gemessen werden kann.
Das Anzeigegerät kann z.B. ein Spiegelmillivoltmeter sein.
Fig. 9 und 10 zeigen zwei typische zeitliche Verläufe der Angaben dieses Millivoltmeters bei der Verwendung des Verfahrens der Temperaturwelle zur Messung in einem Transformator mit Ölkühlung. Der Verlauf laut Fig. 9 entspricht einer Messstelle, deren Temperatur höher ist, als die Temperatur der höchsten Ölschicht unter dem Transformatordeckel. Fig. 10 gilt für Messstellen, deren Temperaturen im gegebenen Augenblick niedriger sind, als die Temperatur der höchsten Ölschicht. Sie gilt also z.B. für die Messstellen im unteren Teil der Transformatorwicklung. Die waagrechte Achse der beiden Diagramme entspricht der Temperatur der obersten Ölschicht, in der die gemeinsame Kaltlötstelle aller Thermoelemente angeordnet ist. Die weitere Beschreibung gilt für beide Figuren.
Der sinkende Ast a der beiden Kurven entspricht dem Zeitraum, in dem durch die Thermoelementkammer der Inhalt des Rohrs 5 fliesst. Die Öltemperatur im Rohr 5 nähert sich während der Ruhepause vor der Messung der in den einzelnen Tiefen herrschenden Temperatur des das Rohr 5 umgebenden Öls. Der ansteigende Ast b entspricht dem Übergangszustand, in dem Öl aus dem eigentlichen Geber 4 bereits durch die Thermoelementkammer 18 zu fliessen beginnt, aber ein Teil des Wärmeinhaltes dieses Öls an die innere Oberfläche der Rohre 5 abgegeben wird. Die Ordinate des Abschnittes c der Kurven gibt mit Berücksichtigung der entsprechenden Korrektionen den Temperaturunterschied der gemessenen Stelle und des Öls unter dem Transformatordeckel an. Der Abschnitt d entspricht dem Durchfluss des Inhaltes des Vorwärmers 12 durch die Thermoelementkammer 18.
Sobald ein Sinken der Anzeige beobachtet wird, was durch den Abschnitt d ausgedrückt ist, kann durch den Messstellen-Umschalter eine weitere Messstelle angeschaltet werden.
Anstatt des Drehhahnes 21 mit dem rotierenden Umschalter der Thermoelemente kann an jede Thermoelementkammer 18 auch ein selbständiges Absaugrohr angeschlossen werden, welches abgedichtet aus dem Transformatorkessel, z.B. zu einem Messtisch herausgeführt und dort z.B. durch einen selbständigen handbedienten Hahn abgeschlossen wird. Beginnend mit der Thermoelementkammer 18 können diese Absaugrohre bereits aus Metall hergestellt werden.
Zum Absaugen des Öls aus der erfindungsgemässen Messeinrichtung kann eine Pumpe 23 (Fig. 1) verwendet werden. In gewissen Fällen, insbesondere bei Anwendung des kontinuierlichen Verfahrens bei Öltransformatoren, kann zur Erzielung der notwendigen Strömungsgeschwindigkeit des Messöls auch das natürliche Gefälle, welches durch die Höhe des ölspiegels im Konservator bestimmt ist, ausreichend sein.
Bei Anwendung der beschriebenen Einrichtung zur dauernden Kontrolle der Übertemperaturen der heissesten Stellen wichtiger Transformatoren im Betrieb kann diese Einrichtung derart automatisiert werden, dass das Messöl in bestimmten Zeitabständen schrittweise aus den einzelnen Messstellen über die entsprechende