DE4309793A1 - Transformator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator, dessen Kessel mit einem isolierenden Medium gefüllt ist.

Es ist bekannt, den Kessel eines Transformators mit Öl zu befüllen. Kommt es im Kessel eines solchen Transformators zu einem Lichtbogenüberschlag, dann wird durch den Lichtbogen ein Gas erzeugt. Wegen der Inkompressibilität des Öles führt das von dem Lichtbogen erzeugte Gas zu einem Überdruck im Transformatorkessel. Üblicherweise werden Transformator­ kessel nur für einen Überdruck von 1 bar ausgelegt. Je nach Dauer des Lichtbogens kann der entstehende Überdruck diesen Wert überschreiten, so daß der Transformatorkessel an seiner schwächsten Stelle aufreißt. Das dann ausströmende Öl-Gas- Gemisch kann sich entzünden und der Transformator ausbrennen. Derartige Schadensfälle sind schon wiederholt aufgetreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transfor­ mator der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß beim Auf­ treten eines Lichtbogens im Inneren des Transformatorkessels sowohl eine Beschädigung des Kessels durch einen sich auf­ bauenden Überdruck als auch ein Ausströmen des Isolations­ mediums verhindert wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß mindestens in einer Wand des Kessels mindestens eine Berstmembran angeordnet ist, die von einer Druckent­ lastungskammer dicht umgeben ist. Im Falle eines im Trans­ formatorkessel entstehenden Überdruckes reißt die entspre­ chend bemessene Berstmembran auf, wodurch das Kesselvolumen entsprechend dem Volumen der Druckentlastungskammer vergrö­ ßert und damit der im Transformatorkessel herrschende Druck vermindert wird. Das Volumen der Druckentlastungskammer ist so dimensioniert, daß der Überdruck im Transformatorkessel auf einen zulässigen Wert begrenzt wird.

Vorteilhaft ist es, an mehreren Stellen des Transformator­ kessels Berstmembranen vorzusehen. Damit kann vor allem einer Beschädigung des Kessels bei einem raschen Druck­ anstieg begegnet werden.

Ein temperaturunabhängiges Ansprechen der Berstmembran läßt sich dadurch erreichen, daß die Druckentlastungskammer über eine Verbindungsleitung mit einem gegenüber der Atmosphäre abgeschlossenen Raumbereich eines Ausgleichsgefäßes ver­ bunden ist.

Der Material- und Fertigungsaufwand läßt sich vermindern, wenn die Druckentlastungskammern der Berstmembranen mit ihrer Verbindungsleitung an eine gemeinsame Zuleitung zum Ausgleichsgefäß angeschlossen sind.

Wegen der durch Temperaturschwankungen des Transformators bedingten Volumenänderung eines flüssigen Isoliermediums sind an den Transformatoren Ausdehnungsgefäße vorgesehen. Durch diese Ausdehnungsgefäße wird das Niveau des Flüssig­ keitsspiegels des in dem Transformatorkessel eingefüllten flüssigen Mediums bestimmt. Ein Eindringen dieses Mediums bei einem Undichtwerden der Berstmembran in die anderen Druckentlastungskammern oder in das Ausgleichsgefäß läßt sich dadurch verhindern, daß die Anschlußstellen der Verbindungsleitungen an die gemeinsame Zuleitung auf einem Niveau angeordnet sind, das über dem von dem flüssigen Medium im Ausdehnungsgefäß erreichbaren höchsten Niveau liegt.

Die durch Temperaturschwankungen des Transformators bedingten Volumenänderungen des in den Druckentlastungs­ kammern enthaltenen Gases werden über ein im Ausgleichsgefäß vorgesehenes Membranteil ausgeglichen. Da dieses Membranteil auf seiner einen Seite mit dem Atmosphärendruck beaufschlagt ist, herrscht in den Druckentlastungskammern unabhängig von der jeweiligen Transformatortemperatur stets Atmosphären­ druck.

Um bei ölgefüllten Transformatoren im Störungsfall eine Entzündung des an den Berstmembranen ausströmenden Öles zu verhindern, werden die Druckentlastungskammern zweckmäßiger­ weise mit Stickstoff gefüllt.

Anhand eines in der Zeichnung in einem Teilschnitt schema­ tisch dargestellten Transformators wird die Erfindung nach­ folgend näher beschrieben.

Mit 1 ist ein Transformator bezeichnet, in dessen Kessel 2 der mit der Transformatorwicklung 3 versehene Transformator­ kern 4 angeordnet ist. Am Transformatorkessel 2 ist ein Aus­ dehnungsgefäß 5 angebracht, das über ein Rohr 6 mit dem Innenraum des Transformatorkessels 2 in Verbindung steht. Das Ausdehnungsgefäß 5 dient dem Volumenausgleich des in dem Transformatorkessel 2 eingefüllten Öles 7.

An mehreren Stellen des Transformatorkessels 2 sind in dessen Wänden Berstmembranen 8 angebracht, die von Druck­ entlastungskammern 9 dicht umschlossen sind. Die Druck­ entlastungskammern 9 sind über Verbindungsleitungen 10 an eine gemeiname, zu einem Ausgleichsgefäß führende, Zuleitung 12 angeschlossen, wobei die Anschlußstellen der Verbindungs­ leitungen 10 an die Zuleitung 12 höhenmäßig über dem höchsten im Ausdehnungsgefäß 5 auftretenden Niveau des Ölspiegels 13 angeordnet sind.

Tritt im Innern des Transformatorkessels beispielsweise ein Lichtbogen 17 auf, so wird durch das vom Lichtbogen 17 ver­ gaste Öl 7 ein Druckanstieg im Innern des Transformator­ kessels 2 verursacht. Sobald ein bestimmter Überdruck erreicht wird, reißen die Berstmembranen 8 auf. Die Berst­ membranen 8 sind so dimensioniert, daß sie aufreißen, bevor im Transformatorkessel 2 ein für diesen schädlicher Über­ druck erreicht wird. Nach dem Reißen der Berstmembranen 8 kann Öl 7 und auch entstandenes Gas in die Druckentlastungs­ kammern 9 strömen, wodurch eine Druckentlastung für den Transformatorkessel 2 erreicht wird.

Durch den Stickstoff in den Druckentlastungskammern 9 wird eine Entzündung des Öles 7 verhindert.

Die Druckentlastungskammern 9 sind sowohl hinsichtlich ihres Volumens als auch ihrer Festigkeit so dimensioniert, daß der in einem Störungsfalle auftretende Überdruck beherrscht wird.

Um ein von der jeweiligen Betriebstemperatur des Transfor­ mators 1 und der Umgebungstemperatur unabhängiges Ansprechen der Berstmembranen 8 sicherzustellen, ist in dem Ausgleichs­ gefäß 11 ein aus elastischem Material bestehendes, als Hohl­ körper ausgebildetes Membranteil 14 eingebracht, dessen Hohlraum über eine an ihrem freien Ende mit einem Luft­ trockner 15 versehene Anschlußleitung 16 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Hierdurch wird erreicht, daß unabhängig von der Betriebstemperatur des Transformators 1 und der Umgebungstemperatur in den Druckentlastungskammern 9 stets Atmosphärendruck herrscht, somit also immer gleiche Ansprechbedingungen für die Berstmembranen 8 vorliegen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Membranteil 14 als Hohlkörper ausgebildet. Das Membranteil 14 kann auch in jeder anderen geeigneten Art ausgebildet sein.

Da der Druck im Transformator 1 durch die anstehende Ölsäule 13 immer höher als der dem Atmosphärendruck entsprechende Druck in den Druckentlastungskammern ist, ist im Falle des Undichtwerdens einer der Berstmembranen 8 während des Betriebes gewährleistet, daß kein Gas aus den Druckentla­ stungskammern 9 in den Transformatorinnenraum strömen kann.

Desgleichen ist durch die gegenüber dem höchsten Ölspiegel 13 höherliegenden Anschlußstellen der Verbindungsleitungen 10 mit der Zuleitung 12 gewährleistet, daß bei einer Undich­ tigkeit einer Berstmembran 8 während des Betriebes jeweils nur die betreffende Druckentlastungskammer 9 und deren Verbindungsleitung 10 nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren voll Öl (7) läuft.

Die Erfindung kann auch bei Transformatoren, die statt mit einem flüssigen Isoliermedium mit einem gasförmigen Isolier­ medium (SF6) gefüllt sind, angewendet werden.

Claims (7)

1. Transformator, dessen Kessel (2) mit einem isolierenden Medium (7) gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einer Wand des Kessels (2) mindestens eine Berstmembran (8) angeordnet ist, die von einer Druckentlastungskammer (9) dicht umgeben ist.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren Stellen des Transformatorkessels (2) Berst­ membranen (8) an dessen Wänden angeordnet sind.

3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungskammer (9) über eine Verbindungs­ leitung (10) mit einem gegenüber der Atmosphäre abge­ schlossenen Raumbereich eines Ausgleichsgefäßes verbunden ist.

4. Transformator nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungskammern (9) der Berstmembranen (8) mit ihrer Verbindungsleitung (10) an eine gemeinsame Zulei­ tung (12) zum Ausgleichsgefäß angeschlossen sind.

5. Transformator nach Anspruch 4, der mit einem flüssigen Isoliermedium gefüllt ist und ein Ausdehnungsgefäß (5) für das flüssige Medium (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen der Verbindungsleitungen (10) an die gemeinsame Zuleitung (12) auf einem Niveau angeordnet sind, das über dem von dem flüssigen Medium (7) im Ausdehnungs­ gefäß (5) erreichbaren höchsten Niveau liegt.

6. Transformator nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der bzw. den Druckentlastungskammern (9) in Verbindung stehende Raumbereich des Ausgleichsgefäßes (11) mittels eines vom Atmosphärendruck beaufschlagten Membran­ teils (14) gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen ist.

7. Transformator nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, der Öl (7) als isolierendes Medium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungskammern (9) mit Stickstoff gefüllt sind.