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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.