DE1106859B - Gasabscheidung ansprechendes Schutzgeraet fuer OEltransformatoren, insbesondere fuer nichtstationaere Transformatoren - Google Patents

Description

• Gasabscheidung ansprechendes Schutzgerät für Öltransformatoren, insbesondere für nichtstationäre Transformatoren Ein bekanntes Transformatorschutzgerät nutzt die Erscheinung aus, daß sich bei Wicklungsschäden od. dgl. Gas abspaltet. Dieses Gas wird in einem von einem Schwimmer überwachten Gefäß gesammelt. Sobald dort Gas auftritt, sinkt der Ölspiegel und mit ihm der Schwimmer entsprechend ab und betätigt eine Signal-, Schaltvorrichtung od. dgl. Da solche Geräte auch beim Absinken des Ölstandes im Transformator ansprechen, können sie zugleich zur Überwachung des Ölstandes herangezogen werden. Solche Geräte arbeiten aber nur richtig, wenn der Transformator dauernd in einer bestimmten Stellung ruht. Bei nichtstationären Transformatoren, z. B. bei Lokomotivtransformatoren, dagegen besteht die Gefahr, daß durch Lagenänderung, Rangierstöße der Schwimmer ausgelenkt wird, ohne daß eine Gasabscheidung stattgefunden hat, und daß dann das Schutzgerät unnötig anspricht oder bei Wicklungsschäden ein Ansprechen verhindert oder verzögert wird bzw. auch die empfindliche Lagerung der Schwimmer durch die dauernden Erschütterungen Schaden erleidet, und funktionsuntüchtig wird.
• Die Erfindung vermeidet diesen Mangel. Erfindungsgemäß sind in dem Gasauffanggefäß eines Transformatorschutzgerätes auf Grund der Verschiedenheit der dielektrischen Eigenschaften von Gas und Öl ansprechende, die Schutzvorrichtung betätigende Elektroden angebracht. Am besten nutzt man die Verschiedenheit der Dielektrizitätskonstante oder der Durchschlagsfestigkeit aus. Im ersteren Falle bilden die Elektroden Teile eines Kondensators, dessen Kapazität sich bei Verdrängung des (71s zwischen den Elektroden durch das Gas entsprechend verringert. Die Kapazitätsänderung kann mittels einer Meßbrücke, eines Schwingungskreises, eines Tief- oder Hochpasses auf das Schutzgerät einwirken.
• Im zweiten Falle kann man den Elektroden z. B. Schneidenform geben, deren Schneiden sich gegenüberstehen. Der beim Durchschlag auftretende Stromstoß oder Stromübergang kann dann in einfacher -`'eise zur Betätigung des Schutzgerätes verwendet werden.
• Wasserstand-Fernmelder ohne Schwimmer zu bauen, ist bekannt. Dort dient ein Miniamperemeter zur Anzeige des Wasserstandes, indem es ein Maß für den Widerstand von in das Wasser getauchten und durch das Wasser je nach dem Wasserstand kurzgeschlossenen Kohlestäben wiedergibt. Demgegenüber dient der Erfindungsgegenstand zum Anzeigen ; einer Gasabscheidung in mit Öl gefüllten elektrischen Geräten und bedient sich zur Auslösung der Verschiedenheit der dielektrischen Eigenschaften des Gases und des Öls. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Nach Fig. 1 ist auf einem Transformatorbehälter 2 oder auf der Verbindungsleitung zwischen Transformatorkessel und Ölausdehnungsgefäß ein aus Isolierstoff bestehendes Auffanggefäß 3 aufgesetzt, das Elektroden 4, 5 enthält. Es ist außerdem in seinem obersten Teil mit einem durch eine Feder 6 belasteten Sicherheitsventil 7 mit Handhabe 8 versehen. Wie Fig. 2 zeigt, bilden die Elektroden 4, 5 einen Kondensator 9, der beispielsweise Teil einer Meßbrücke mit dem Kondensator 10 und den Widerständen 11, 12, die ebenfalls Kondensatoren sein können, ist. Im Diagonalzweig der Brücke ist, gegebenenfalls über einen Verstärker, ein Warngerät W eingeschaltet. Die Brücke liegt mit den Klemmen 13 an einer vorzugsweise hochfrequenten Wechselspannung. Solange sich zwischen den Elektroden 4, 5 01 14 befindet, ist die Brücke im Gleichgewicht. Bei Gasansammlung in dem Gefäß 3 nimmt die Kapazität des Kondensators 9 je nach dem Füllgrad und der Dielektrizitätskonstante des Öls ab, beispielsweise auf die Hälfte. Dadurch wird das Gleichgewicht der Brücke gestört, und das Warngerät W spricht an. Um die Kapazität des aus den Elektroden 4, 5 bestehenden Kondensators zu vergrößern, können gemäß Fig. 3 die Elektroden 4, 5 kammartig ineinandergreifen, oder sie können, wie beispielsweise Fig.4 zeigt, ineinandergreifende Zylinder bilden. Die Elektroden können auch, wie beispielsweise Fig, 5 zeigt, in zwei oder mehr Stockwerken übereinander angeordnet werden, um z. B. auch ein langsames Absinken des Ölspiegels zu erfassen. In Fig. 5 sind drei Elektroden 15 bis 17 verwendet, die zwei hintereinandergeschaltete Kondensatoren bilden. Durch solche und ähnliche Anordnungen kann man auch ein stufenweises Ansprechen des Schutzgerätes herbeiführen, indem z. B. beim Absinken des Ölspiegels unter die Elektrode 15 das Schutzgerät nur ein Warnsignal gibt, beim Absinken unter die Elektrode 17 dagegen die Abschaltung des Transformators herbeiführt. Je nach Bedarf wird man die Elektroden anordnen und schalten und ihre Kapazität abstimmen.
• Fig. 6 zeigt eine Elektrodenanordnung, die die Unterschiede in der Durchschlagfestigkeit zwischen Gas und Öl ausnützt. Hier sind in dem im Ouerschnitt dargestellten Auffanggefäß 3 schneidenförmige Elektroden 18, 19 angebracht, die sich mit ihren Schneiden gegenüberstehen. Der übrige Teil des Gefäßes 3 ist bis auf einen engen Kanal 180 mit Isolierstoff 190 ausgefüllt. Die Schneiden können in dem aufsteigenden Kanal auch horizontal liegen, so daß eine zwischen ihnen aufsteigende Gasblase oder der abgesunkene Ölspiegel zum Durchschlag führt.
• Fig.7 zeigt beispielsweise ein Schaltbild für eine solche Anordnung. Hier liegen die Elektroden 18, 19 über einen Transformator 20 bei 21 an einer Wechselspannung. Parallel zur Primärwicklung liegt eine veränderliche Kapazität 22. In Reihe mit dieser Wicklung liegen eine Drossel 23 und das Warngerät W. Sobald die Elektroden 18, 19 überschlagen, wird vorübergehend der Transformator 20 sekundär kurzgeschlossen. Dadurch ändert sich die Stromstärke in dem Gerät W und bringt es zum Ansprechen.
• Die Spannung zwischen den Elektroden 18, 19 wird sc gewählt, daß ein Überschlag bei Ölfüllung ausgeschlossen ist, aber stattfindet, sobald das Öl durch das Gas verdrängt wird. Bei Ölfüllung hält eine solche Elektrodenanordnung beispielsweise etwa 12 kV, bei Gasfüllung dagegen nur etwa 2 kV aus. Die Durchschlagswerte liegen also soweit auseinander, daß ein sicheres Ansprechen oder Nichtansprechen gewährleistet ist. Natürlich können auch hier mehrere Elektroden in verschiedenen Stockwerken übereinander angeordnet werden, so daß bei geringfügigem Absinken des Ölspiegels zuerst nur das oberste Elektrodenpaar überschlägt und erst bei stärkerem Absinken auch die tiefer liegenden Elektrodenpaare. Auch auf diese Weise kann man ein abgestuftes Ansprechen der Warnvorrichtung herbeiführen. Sollte das Gasgemisch entzündbar sein und der Überschlag zünden, dann öffnet sich das Sicherheitsventil 7 (Fig. 1), und der Explosionsdruck: kann sich ausgleichen. Natürlich kann auch das Ansprechen des Sicherheitsventils zur Betätigung eines Schutzgerätes ausgenutzt werden. Wie erwähnt, können die Elektroden mit Hochfrequenz betrieben werden, damit sich kleine Kapazitätsänderungen stärker auswirken. Jedoch kann die Hochfrequenz auch in dem Meßkreis selbst erzeugt werden, indem man z. B. die Elektroden in den Rückkopplungskreis einer an Gleichspannung liegenden Hochfrequenzgeneratoranordnung schaltet, wie dies beispielsweise Fig. 8 zeigt. Hier ist mit C3 als veränderliche Kapazität die Elektrodenanordnung bezeichnet. Sie befindet sich in dem Nullzweig eines Doppel-T-Filters mit den beiden anderen Kapazitäten Cl, C2 und den Widerständen r, bis r.. Dieses Filter ist über einen Kopplungskondensator C, auf das Gitter G rückgekoppelt. R, ist ein Gitterabgleichwiderstand. Mit A ist eine Triodenschaltung üblicher Art angedeutet. Das Warngerät W ist durch einen Übertrager i,' in den Anodenkreis eingekoppelt. Zum Betrieb dieser Anordnung genügt eine zwischen Null und -I- eingeschaltete Batterie, also eine Gleichspannungsquelle. Da derartige Filterschaltungen an sich bekannt sind, erübrigt es sich, näher auf ihre Wirkungsweise einzugehen.
• Unter Umständen empfiehlt es sich, aus Sicherheitsgründen einen wiederholten Überschlag zwischen den Elektroden zu verhüten. Dies läßt sich in einfacher Weise dadurch durchführen, daß man gleich nach dem ersten Überschlag beispielsweise mittels des Warngerätes die Elektrodenspannung abschaltet. Da die beschriebenen Elektrodenanordnungen keine beweglichen Teile, wie Schwimmer, enthalten, eignen sie sich hervorragend auch für nichtstationäre Transformatoren. die Transportstößen od. dgl. ausgesetzt sind, können aber ebensogut auch für stationäre Transformatoren. ölgekühlte Trockengleichrichter, Kondensatorbatterien verwendet werden.
• Ist kein ernstlicher Wicklungsschaden eingetreten und kann der Transformatorbetrieb weitergeführt werden, dann kann man das Sicherheitsventil mittels des Knopfes 8 hochheben und das Gas entweichen lassen. Die Überwachungseinrichtung kann so immer wieder in den Anfangszustand zurückgebracht «-erden.
• Die erste Anordnung kann auch, in den Ölumlauf eingeschaltet, zur steten Kontrolle des Ölzustandes dienen, da die Größe der Kapazität Rückschlüsse auf die Dielektrizitätskonstante des Öls zuläßt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRACHE: 1. Auf Gasabscheidung ansprechendes Schutzgerät für Öltransformatoren oder ähnliche Geräte, insbesondere für nichtstationäre Transformatoren und ölgekühlte Gleichrichter, gekennzeichnet durch eine im Gasauffanggefäß angebrachte, auf die Unterschiede in den dielektrischen Eigenschaften zwischen Gas und 01 ansprechende Elektrodenanordnung zur Betätigung des Schutzgerätes.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung einen Kondensator bildet, auf dessen Kapazitätsänderung das Schutzgerät anspricht.
3. 3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung eine Funken- oder Lichtbogenstrecke bildet, deren Überschlag das Schutzgerät betätigt.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektrodenanordnungen in verschiedenen Höhenlagen übereinander angeordnet sind, bei solcher Verbindung mit dem Schutzgerät, daß dieses stufenweise je nach dem Grad der Ölspiegelabsenkung anspricht.
5. 5. Gerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Scheitel des Gasauffanggerätes ein Ventil, insbesondere Sicherheitsventil, angebracht ist.
6. 6. Gerät nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Brückenschaltung, eines Schwingungskreises, einer Tief- oder Hochpa Bschaltung zur Überwachung der Kapazitätsänderung.
7. 7. Gerät nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daB in den Nullzweig eines Doppel-T-Filters als Kapazität (C3) die Elektrodenanordnung eingeschaltet ist und das Filter im Rückkopplungskreis einer das Warngerät (W) speisenden Hochfrequenzgeneratoranordnung (A) liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Goelsch, »Taschenbuch für Fernmeldetechniker«. München 1940, S. 153 und 154.