DE761966C - Schutzeinrichtung fuer mit Isolierfluessigkeit gefuellte elektrische Geraete, insbesondere Transformatoren - Google Patents

Description

• Schutzeinrichtung für mit Isolierflüssigkeit gefüllte elektrische Geräte, insbesondere Transformatoren Gegenstand der Erfindung ist eine Schutzeinrichtung für vollkommen geschlossene, mit Isolierflüssigkeit gefüllte elektrische Geräte, insbesondere Transformatoren; bei denen über dem Isolierflüssigkeitsspiegel ein Gaspolster aus inertem Gas vorgesehen ist. Treten im Gerät Fehler, insbesondere Lichtbogenbildung auf, so zersetzt sich bekanntlich die IsolierflüssIgkeit und scheidet Gas, z. B. Wasserstoff, aus. Diese Gase erhöhen den Behälterdruck und führen schließlich zu Explosionen. Bisher hat man, die hierbei entstehenden, Gase Vorrichtungen zugeleitet, mit denen die Gasentwicklung nach außen, angezeigt werden kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es dagegen, eine Schutzeinrichtung zu schaffen, die trotz auftretender Gasbildung im Behälterinnern schädliche Druckbeanspruchungen und damit eine Behälterexplosion mit Sicherheit vermeidet.
• Gemäß der Erfindung ist an dem zu schützenden Gerät eine aus einer Reaktions- und einer Absorptionskammer bestehende Einrichtung angeordnet, in deren Reaktionskammer durch Gasjonisation oder Korona die aus dem Isoliermittel ausgeschiedenen Gase, z. B. Wasserstoff, und das mit diesen in Mischung befindliche Gas des Gaspolsters, z. B. Stickstoff, in eine chemische Verbindung, z. B. Ammoniak, übergeführt werden, die sodann von der zwischen der Reaktionskammer und dem zu schützenden Gerät liegenden, mit porösem Absorptionsstoff, z. B. Silikagel oder mit Kupfersulfat getränktem Bimsstein, angefüllten Absorptionshammer aufgesogen wird. In die Reaktionskammer ist ein elektrischer Leiter ein- geführt, der an Hochspannung liegt und der in der Kammer eine Gasionisierung oder Korona hervorruft. Der Gasdruck im' Behälter wird also durch die Überführung der entstandenen und bereits vorhandenen Gase durch die Reaktion vermindert.
• An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Schutzeinrichtung bei einem Transformator zeigt, soll die Erfindung näher erläutert "verden.
• Der Behälter io des Transformators ist durch den Deckel 18, in den die Durchführungsisolatoren 2o und 2-2 eingesetzt sind, vollkommen dicht abgeschlossen. 12 ist der Transformatorkern mit seinen nicht weiter bezeichneten Wicklungen. In die Isolierflüssigkeit 14 ist der aktive Transformatorteil mitsamt seiner Regeleinrichtung 24, die in der Hauptsache aus mehreren festen Stufenkontakten 26 und dem beweglichen Regelkontakt 28 besteht, vollkommen eingebaut. über dem Flüssigkeitsspiegel des Isoliermittels liest ein Gaspolster 16 aus inertem Gas, z. B. Stickstoff. In diesen Gasraum 16 mündet eine Rohrleitung 34. ein. An diese Rohrleitung ist eine Schutzeinrichtung 32, die aus einer Absorptionskammer 36 und einer Reaktionskammer 38 besteht, luftdicht angeschlossen. Die Kammer 36 ist mit porösem, gasdurchlässigem Absorptionsmaterial 37, z. B. Silikage1 oder mit Kupfersulfat getränktem Bimsstein, angefüllt. Die Kammer 36 besteht zweckmäßig aus Metall und ist mittels der Leitung 4.6 geerdet. Die Kammer 38 dagegen kann aus Isoliermaterial hergestellt sein. Hierzu eignet sich Borsilicatglas. Ein elektrischer Leiter 4o ist dicht in die Kammer 38 eingeführt. Besteht die Kammer 38 nicht aus Isoliermaterial, sondern aus 'Metall, dann sind die dicht sitzenden Isolierdurchführungen 4.1 aus Glas herzustellen. Zwischen der Absorptionskammer 36 und dr Reaktionskammer 38 ist eine Dichtung 39 angebracht, die aus einer unter dem Namen Kov ar bekannten Legierung besteht. Die beiden Kammerre 36 und 38 sind miteinander dicht verbunden, insbesondere über die Dichtung 39 miteinander verschweißt oder verlötet, sofern auch die Kammer 38 aus Metall hergestellt ist. Der elektrische Leiter .Io, der in der Reaktionskammer 3 .'# die Gasionisie.rung oder Korona hervorruft, ist an Hochspannung von etwa 10 bis 25 kV angeschlossen. BeiTransformatoren kann man den Leiter unmittelbar an die «'icklung ans, fließen. 'Man kann aber auch einen besonderen Zusatztransformator .I2 für diesen Zweck vorsehen, der am Transformatorbehälter befestigt wird. Die liedervoltseite des Transformators .I2 -wird über die Leitungen .I8 und 5o gespeist. Die Speisung kann dauernd erfolgen oder auch nur zeitweise. Im letzten Fall wird man die Speisung abhängig machen von dem im Transformatorinnern 'herrschenden Druck. Zu diesem Zweck verbindet man die Leitungen 483- und 5o mit einem Umschalter 52, der über die Schalthebel 5.1 und 58 von einer am Transformatordeckel angebrachten Druckdose 56, die in den Gasraum 16 des Transformators hineinreicht, gesteuert wird. Der Schalter arbeitet so, daß er bei einer ein gewünschtes Mai-. übersteigenden Druckerhöhung schließt und den Transformator .I2 an Spannung legt. Bei Druckabsenkung dagegen schaltet er von selbst wieder ab.
• Eine Gasvorratsfasche 6o mit Stickstoff ist über eine ein -Ventil 62 enthaltende Rohrleitung 64. an den Gasraum 16 des Transformators angeschlossen. 'Mit Hilfe dieser Einrichtung kann man den Gasdruck des Gaspolsters ständig auf der gewünschten Höhe halten.
• Die Schutzeinrichtung arbeitet folgendermaßen: Entwickeln sich im Transformatorisolieröl, beispielsweise beim Betätigen der unter 01 liegenden Regeleinrichtung 2q., Zersetzungsgase, z. B. Wasserstoff, dann steigen diese hoch und vermischen sich mit dem Stickstoff des Gasraumes 16. über die Rohrleitung 34. gelangt diese Gasmischung durch den gasdurchlässigen porösen Absorptionsstoff 3; der Kammer 36 in die Reaktionskammer 38. Ist der in diese Kammer 38 einmündende Leiter 4.o an Hochspannung gelegt, sei es, daß er dauernd mit den Transformatorwicklungen verbunden ist, oder sei es, daß der Schalter 52 den Transformator .I2 eingeschaltet hat, dann entsteht in der Kammer 38 Gasjonisation oder Korona. Hierdurch wird das in die Reaktionskammer gelangte Gasgemisch aus Wasserstoff und Stickstoff nach der Formel 3 H2 -1- \- -- 2 N- Ha in Ammoniak übergefiihrt. Das Ammoniak wird von dem der Reaktionskammer vorgelagerten Absorptionsmittel 37 aufgesaugt. Da die Reaktion nicht umkehrbar ist, wird der Gasdruck im Gasraum 16 durch die Umwandlung von Wasserstoff und Stickstoff in Ammoniak bei der jedes.maligen Reaktion vermindert. Es hat sich herausgestellt, daß sich bei einer entwickelten Gasmenge von 92o cm2 bei Raumtemperatur und normalem Druck bei einer Gasmischung von, 14,71/o Wasserstoff in Stickstoff bei einer Koronadauer von 63 Min. eine Volumenverringerung von 13,61/o oder i51 cm2 ergibt. Bei i21/1 Wasserstoff in Stickstoff und 13 Min. Koronadauer ergibt sich. eine Volumenverringerung von 7,71/o. Bei reinem Stickstoff und 42 Min. Koronadauer ergibt sich dagegen keinerlei Änderung.
• Die Schutzeinrichtung gestattet also nicht nur, den Druck im Trans,formatorbehälter zu erniedrigen, sondern sie sorgt auch dafür, daß die brennbaren Gase aus dem Transformatorbehälter entfernt werden. Die Folge ist, daß Explosionen und sonstige Sclhäden durch Überbeanspruchung mit Sicherheit vermieden werden können. Da bei. der Umwandlung von Wasserstoff und Stickstoff auch der Stickstoffanteil, des Transformatorbehälters vermindert wird, ist es nötig, um kein Vakuum zu erzeugen, frischen Stickstoff dem Behälter zuzuführen. Dies geschieht auf einfache Weise mittels eines besonderen Vorratsstickstoffbehälters, beispielsweise der Flasche 6o.
• Für den Fall, daß bei der Gasbildung im Gerät auch Sauerstoff entsteht und demzufolge bei der Reaktion Wasser entsteht, wird auch dieses vom Absorptionsmittel aufgesaugt. Das Isolieröl des elektrischen Gerätes kann also durchWasser nicht versch.lechtertweräen.
• Bei elektrischen Geräten, die mit der Schutzeinrichtung ausgerüstet sind, sind die inneren Druckverhältnisse leicht beherrschbar, einerseits durch die stattfindende Reaktion und andererseits durch die Möglichkeit, zusätzlich dem Gaspolster Gas: zuzuführen. Die bei geschlossenen Gefäßen elektrischer Geräte vorgesehenen Überdruckmembranen werden demzufolge bei Verwendung von der Schutzeinrichtung weniger beansprucht.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schutzeinrichtung für elektrische Geräte, insbesondere Transformatoren, bei denen über dem flüssigen, bei Lichtbogenbildung sich zersetzenden und Gase ausscheidenden Isoliermittel ein Gaspolster aus inertem Gas. vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß. an dem zu schützenden Gerät (io) eine aus einer Reaktions-(38) und einer Absorptionskammer (36) bestehende Einrichtung angeordnet ist, in deren Reaktionskammer (38) durch Gasionisation oder Korona die aus dem Isoliermittel, ausgeschiedenen Gase, z. B. Wasserstoff, und das mit diesen in Mischung befindliche Gas des Gaspolsters, z. B. Stickstoff, in eine chemische Verbindung, z. B. Ammoniak, übergeführt werden, die sodann von der zwischen der Reaktionskammer (38) und dem zu schützenden Gerät (i) liegenden, mit porösem Absorptionsstoff, z. B. Silikagel oder mit Kupfersulfat getränktem Bimsstein, angefüllten Absorptionskammer (36) aufgesogen wird.
2. 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch. gekennzeichnet, däß die Korona -oder die Gasionisation in. der Reaktionskammer (3&) durch einen an Hochspannung angeschlossenen, in die Reaktionskammer (38) eingeführten elektrischen Leiter (40) erzeugt wird.
3. 3. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (40) an die Wicklungen des zu schützenden Gerätes oder an einen Hilfstransformator (42) angeschlossen. ist.
4. 4. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet., daß im Leitungszug des elektrischen Leiters (4o) ein Schalter (52) vorgesehen, ist, der bei Druckanstieg im zu schützenden Gerät (i) den Leiter (40-) an Spannung legt und beim Sinken des Gerätdruckes wieder abschaltet.
5. 5. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch. gekennzeichnet, daß der Schalter (52) des elektrischen Leiters (40) von, einer mit dem Gaspolster des Gerätes (i) in Verbindung stehenden Druckdose (56) gesteuert wird..
6. 6. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (38) aus Isolierstoff, z. B. aus Borsilicatglas, besteht.
7. 7. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Gaspolsters (16) im zu schützenden Gerät (i) über ein. Ventil mit Frischgas, z. B. aus einer Gasflasche, einstellbar ist. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 458 395, 461713, 483 713, 659 2o6.