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Schutzvorrichtung für öl gefüllte elektrische Apparate.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für ölgefüllte elektrische Apparate, z. B.
Transformatoren, Schalter, Kondensatoren, Ölkabelanlagen usw. Die Schutzvorrichtung besteht im wesentlichen aus den bekannten, auf die Höhe des Olstandes oder auf die Ölströmung oder auf beides ansprechenden Schwimmer-oder Stauklappenanordnungen. Die Änderungen in der Ölströmung und im Ölstand können durch die sich bei Lichtbogen bildenden Zersetzungsgase entstehen.
Wenn in den elektrischen Apparaten nun auch betriebsmässig Gase frei werden, wie z. B. in elektrischen Schaltern, besteht die Schwierigkeit, die Schutzvorrichtung am Ansprechen auf diese betriebsmässige Gasentwicklung zu hindern und lediglich eine bei Störungen eintretende starke Gasentwicklung zur Anzeige zu bringen. In einem elektrischen Schalter können derartige im Störungfall auftretende Gasmengen herrühren von stehenbleibenden Lichtbogen bei Bruch des Sehalterantriebes, oder bei Hängenbleiben und Festbrennen der Schalterkontakte. Bei in Ölkesseln untergebrachten, mit Überschaltwiderständen ausgerüsteten Regelschaltern elektrischer Stufentransformatoren ergibt sich ausserdem noch die Forderung, dass die Schutzvorrichtung anspricht, wenn der Überschaltwiderstand selbst durchbrennt.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Schwimmer-oder Stauklappenanordnungen zwischen zwei bei im Kessel auftretender Gasentwicklung pendelnden Flüssigkeitssäulen eingesetzt werden. Die eine Flüssigkeitssäule kann in einem an dem Kessel angeschlossenen Steigrohr und die andere kann sich im Auspuffrohr des Kessels befinden.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Von dem Durchführungsisolator 1 wird der Sehalterkessel 2 getragen. Dieser enthält den Regelschalter, z. B. den Stufenwähler oder den Lastschalter 3 eines Regeltransformators mit dem zugehörigen Überschaltwiderstand 4. Um den Schaltgasen einen Abzug ins Freie zu gewähren, ist der vorteilhaft gewölbte Deckel 5 des Kessels mit einem Auspuffrohr 6 versehen. Dieses kann durch eine Kappe 7 abgeschlossen sein, die das Auswerfen von Schaltflüssigkeit bzw. Öl verhindert. Das Rohrende 6 ragt vorteilhaft in die Kappe 7 um ein Stück hinein. Die Seitenwände der Kappe sind unmittelbar unterhalb des Kappendeckels mit Auspufföffnungen 8 versehen.
Um dem in die Kappe 7 hineingeschleuderten Öl den Rücktritt in das Rohr 6 zu ermöglichen, trägt dieses unterhalb seiner Mündung, etwas an der Stelle 9, ebenfalls Öffnungen, durch die das Öl aus der Kappe zurückfliessen kann.
Mit dem Kessel 2 ist ein Steigrohr 10 verbunden, in das das Gehäuse 11 der Schutzvorrichtung 12, (Schwimmer- oder Stauklappe) eingesetzt ist. Das Ende des Steigrohres 10 kann in einen Ausdehnungsbehälter 13 münden, der ein Gas-oder Luftpolster enthält oder über einen Auspuffstutzen 14 mit der Aussenluft in Verbindung stehen kann. Vorteilhaft enthält auch das Ausdehnungsgefäss einen Schwimmer in dessen beiden Endlagen Signaleinrichtungen betätigt werden können, u. zw. bei zu niedrigem und gegebenenfalls auch bei zu hohem Flüssigkeitsstand.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäss der Erfindung ist folgende : Die im normalen Betrieb entstehenden Schaltgase verursachen zwar eine Verdrängung des Öles, jedoch ist diese nur gering, so dass die Gase im Öl aufsteigen und durch das Rohr 6 entweichen können. Wenn aber beispielsweise der Lastschalterkontakt hängen bleibt, oder während des Schaltens ein Stosskurzsehlussstrom auf die Kontakte trifft, oder wenn der Überschaltwiderstand durchbrennt, tritt plötzlich eine sehr starke Gasentwicklung auf. Die dabei entstehende grosse Gasblase verdrängt plötzlich
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ein grosses Ölvolumen, das Öl steigt in dem Steigrohr mit geringerem Strömungswiderstand hoch, während sich der Ölspiegel im andern Steigrohr nicht nennenswert ändern kann.
Das Gas entweicht ins Freie ; nach erfolgter Entlassung fällt die Flüssigkeitssäule zurück und es ergeben sich starke Pendelungen um die Gleichgewichtslage, so dass der Schwimmer-oder die Stauklappe 12 je nach ihrer Anordnung auf die eine Strömungsrichtung A oder auf die andere Richtung B ansprechen können.
Die mit ihnen verbundenen Schaltvorrichtungen betätigen Signalstromkreise oder können die Abtrennung des schadhafte elektrischen Apparates vom Netz unmittelbar einleiten.
Zur Einstellung der Ansprechgrenze können verstellbare Ventile 15 in das Steigrohr 10 oder in das Auspuffrohr 6 oder in beide eingebaut werden. Falls eine indirekte Betätigung der Signalund Steuerstromkreise gewünscht ist, empfiehlt es sich, die Schutzvorrichtung 12 auf die Auslösung eines Fallgewichtes einwirken zu lassen. Dieses trifft auf eine Schaltvorrichtung, die in einem, den Übertritt der Hochspannung ausschliessenden Abstand vom Kessel 2 bzw. vom Gefäss 1 entfernt angeordnet ist. Es werden also erst durch das Fallgewicht die Signalvorrichtungen betätigt.
Wenn z. B. mehrere Schalter geschützt werden sollen, z. B. die drei Lastschalter oder Stufenwähler eines mehrphasigen Regeltransformators, empfiehlt es sich, die drei Lastschalterkessel miteinander durch eine Flüssigkeitsleitung, gegebenenfalls aus Isolierrohren, zusammenzuschliessen und mit einem oder mehreren gemeinsamen Steigrohren mit oder ohne Ausdehnungsgefässen zu versehen. Um gegebenenfalls auch das Relais von der Hochspannung zu trennen und um das Relais erden zu können, wird es mit Isolierrohrstücken in die Leitungen eingesetzt.
Wie sich herausgestellt hat, ist für die Ansprechgenauigkeit und Empfindlichkeit auch die Lage der Mündungsstelle 16 des'Steigrohres in dem Kessel massgebend. Wen'n man die Mündungsstelle höher legt, wird die ganze Anordnung empfindlicher. Sie wird daher zweckmässig möglichst hoch an den Kessel angeschlossen.
Es empfiehlt sich, das Relais so hoch anzuordnen, dass es auch auf Ölverlust anspricht, u. zw. wenn der Ölspiegel unter eine, den Schalter gefährdende Grenze-abgesunken ist. Um zu vermeiden, dass die normalen Schaltgase den Schwimmer zum Ansprechen bringen, wird die Mündung des Rohres 10 in der bei 17 gezeigten Weise in den Kessel eingesetzt oder mit Ablenkschirmen versehen. Es genügt auch in manchen Fällen eine Abschrägung 18 des Rohres 10 (Fig. 2).
Die Schutzvorrichtung gemäss der Erfindung kann natürlich auch in andern Schaltflüssigkeiten arbeiten, z. B. in halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie Diphenyl und Diphenylverbindungen, Trichlorbenzol usw.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schutzvorrichtung für ölgefüllte Apparate, z. B. Transformatoren, Schalter usw., mit auf die durch Gasentwicklung hervorgerufenen Veränderungen des Ölstandes oder der Ölströmung ansprechend Schwimmer-oder Stauklappenanordnungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmeroder Stauklappenanordnungen zwischen zwei bei im Apparatekessel auftretender Gasentwicklung pendelnden Flüssigkeitssäulen eingesetzt sind.
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Protective device for oil-filled electrical apparatus.
The invention relates to a protective device for oil-filled electrical apparatus, e.g. B.
Transformers, switches, capacitors, oil cable systems, etc. The protective device essentially consists of the known float or damper arrangements that respond to the level of the oil level or to the oil flow or to both. The changes in the oil flow and in the oil level can be caused by the decomposition gases that form during arcing.
If gases are now also released during operation, such as. B. in electrical switches, there is the difficulty of preventing the protective device from responding to this operational gas development and only to bring a strong gas development occurring in the event of malfunctions to the display. In an electrical switch, gas quantities of this kind that occur in the event of a malfunction can result from a stuck arc when the holder drive breaks, or when the switch contacts get stuck and burn. In the case of control switches of electrical step transformers that are housed in oil boilers and equipped with transition resistors, there is also the requirement that the protective device responds if the transition resistance itself burns out.
This object is achieved according to the invention in that the float or damper arrangements are used between two columns of liquid that oscillate when gas is generated in the boiler. One liquid column can be located in a riser pipe connected to the boiler and the other can be located in the exhaust pipe of the boiler.
In the figure, an embodiment of the invention is shown. The Sehalter boiler 2 is carried by the bushing insulator 1. This contains the control switch, e.g. B. the tap selector or the load switch 3 of a regulating transformer with the associated transition resistor 4. To allow the switching gases to vent into the open, the advantageously curved cover 5 of the boiler is provided with an exhaust pipe 6. This can be closed by a cap 7 that prevents switching fluid or oil from being ejected. The pipe end 6 advantageously protrudes into the cap 7 to a certain extent. The side walls of the cap are provided with exhaust openings 8 immediately below the cap cover.
In order to allow the oil thrown into the cap 7 to withdraw into the tube 6, the latter also has openings below its mouth, somewhat at the point 9, through which the oil can flow back out of the cap.
A riser pipe 10, into which the housing 11 of the protective device 12 (float or dam flap) is inserted, is connected to the boiler 2. The end of the riser pipe 10 can open into an expansion tank 13 which contains a gas or air cushion or can be connected to the outside air via an exhaust pipe 14. Advantageously, the expansion vessel also contains a float in the two end positions of which signaling devices can be operated, u. between when the liquid level is too low and possibly also when the liquid level is too high.
The mode of operation of the device according to the invention is as follows: The switching gases produced during normal operation cause the oil to be displaced, but this is only slight, so that the gases rise in the oil and can escape through the pipe 6. However, if, for example, the load switch contact gets stuck, or a surge short-circuit current hits the contacts during switching, or if the transition resistor burns out, a very strong development of gas suddenly occurs. The resulting large gas bubble is suddenly displaced
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a large oil volume, the oil rises in the riser pipe with less flow resistance, while the oil level in the other riser pipe cannot change significantly.
The gas escapes into the open; After discharge, the liquid column falls back and there are strong oscillations around the equilibrium position, so that the float or damper 12 can respond to one flow direction A or the other direction B, depending on their arrangement.
The switching devices connected to them operate signal circuits or can immediately initiate the disconnection of the defective electrical apparatus from the mains.
To set the response limit, adjustable valves 15 can be installed in the riser pipe 10 or in the exhaust pipe 6 or in both. If indirect actuation of the signal and control circuits is desired, it is recommended that the protective device 12 act on the release of a falling weight. This hits a switching device which is arranged at a distance from the boiler 2 or from the vessel 1, which precludes the transfer of the high voltage. The signal devices are only activated by the falling weight.
If z. B. several switches are to be protected, z. B. the three load switches or tap selector of a polyphase control transformer, it is advisable to connect the three load switch boilers to each other through a liquid line, if necessary from insulating pipes, and to provide one or more common risers with or without expansion vessels. In order to be able to separate the relay from the high voltage and to be able to ground the relay, if necessary, it is inserted into the lines with insulating pipe pieces.
As has been found, the position of the orifice 16 of the riser in the boiler is also decisive for the response accuracy and sensitivity. If you put the muzzle higher, the whole arrangement becomes more sensitive. It is therefore best connected as high as possible to the boiler.
It is advisable to arrange the relay so high that it responds to oil loss, etc. between when the oil level has fallen below a limit that endangers the switch. In order to prevent the normal switching gases from causing the float to respond, the mouth of the tube 10 is inserted into the boiler in the manner shown at 17 or provided with deflection screens. In some cases, a bevel 18 of the tube 10 is sufficient (FIG. 2).
The protection device according to the invention can of course also work in other switching fluids, e.g. B. in halogenated hydrocarbons such as diphenyl and diphenyl compounds, trichlorobenzene, etc.
PATENT CLAIMS:
1. Protection device for oil-filled apparatus, e.g. B. transformers, switches, etc., with float or damper arrangements responding to changes in the oil level or oil flow caused by gas development, characterized in that the float or damper arrangements are inserted between two columns of liquid oscillating when gas is evolved in the apparatus tank.