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Einrichtung zur 1Vlessung der dielektrischen Festigkeit des' Isolieröles
von Transformatoren, Ölschaltern und anderen elektrischen Apparaten unter Öl mit
Hilfe von lneßfunkenstrecken und unter Verwendung einer fremden unabhängigen, regelbaren
Prüfspannung Die dielektrische Festigkeit (Durchschlagsfestigkeit) von Isolierölen,
gemessen in Kilovolt/cm, ist bekanntlich mit dem Reinheitsgrade des Öles stark veränderlich.
Insbesondere wird die Durchschlagsfestigkeit durch Beimengungen von festen Bestandteilen,
wie Gewebefasern, Staubteilen u. dgl., sowie durch Feuchtigkeitsaufnahme derart
beeinträchtigt, daß das Öl als Isoliermittel nicht mehr tauglich ist. Das Öl besitzt
ferner die Eigenschaft, besonders in erwärmtem Zustande begierig Feuchtigkeit aus
der Luft aufzusaugen und dadurch seine Durchschlagsfestigkeit zu verschlechtern.
Das gekennzeichnete Verhalten des Öles zwingt mit Rücksicht auf die Betriebssicherheit
ölisolierter Apparate, wie Transformatoren, Schalter, Drosselspulen u. dgl., zur
Festsetzung einer Mindestdurchschlagsfestigkeit, welche an den in Betrieb befindlichen
Apparaten in gewissen Zeitabständen sorgfältig nachgeprüft werden muß. Diese Prüfung
wird bisher in der Weise ausgeführt, daß den Apparaten Ölproben entnommen werden
und deren Durchschlagsfestigkeit in etrennt aufgestellten und ortsveränderlichen
lprüfeinrichtungen gemessen wird. Für die Entnahme der Proben und die Umfüllung
in die Prüfapparatur, gegebenenfalls noch für den Versand zur Prüfungsstelle, werden
Hilfsgeräte, wie Trichter, Schläuche, Kannen, Putztücher u. dgl., verwendet, bei
deren Benutzung die Ölproben sehr leicht durch Staubteile, Fasern und sonstige feste
Bestandteile verunreinigt werden und hierdurch die ursprüngliche Durchschlagsfestigkeit
des Öles herabgesetzt wird. Ferner ist der Ölprobe während des Entnahmevorganges
reichlich Gelegenheit gegeben, Feuchtigkeit aufzunehmen. An den Ölentnahmeventilen
der Apparate finden sich meist Spuren von Kondenswasser, welches beim Abfüllen der
Ölprobe von dieser aufgenommen wird. Ebenfalls kann an den benutzten Hilfsgeräten
Feuchtigkeit haften und in die Ölprobe gelangen. Schließlich wird bei großer Luftfeuchtigkeit
das betriebswarme Öl auch Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Da nun auch die geringste
Verunreinigung des Öles durch feste Bestandteile und Feuchtigkeitsaufnahme eine
erhebliche Verschlechterung der Durchschlagsfestigkeit herbeiführt, werden an den
entnommenen Ölproben Werte der Durchschlagsfestigkeit gemessen, welche unter Umständen
erheblich von der tatsächlichen Durchschlagsfestigkeit des im Apparate befindlichen
Öles abweichen. Der grundsätzliche Mangel des geschilderten Ölprüfverfahrens ist
nun darin zu erblicken, daß infolge der möglichen Verunreinigung der Ölproben während
des Entnahmevorganges die Gewähr für die Richtigkeit der Durchschlagsfestigkeitswerte,
welche
an den Proben in der Ölprüfeinrichtung gemessen werden, nur gering ist, und daß
infolgedessen falsche Schlüsse auf die tatsächliche Durchschlagsfestigkeit des im
Apparat befindlichen Öles gezogen werden. Außerdem ist das Verfahren an sich sehr
zeitraubend und stellt hohe Anforderungen an die Gewissenhaftigkeit des mit der
Entnahme der Ölproben und der Prüfung betrauten Personals.
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Diese Mängel werden durch die nachstehend beschriebene Erfindung in
der Weise behoben, daß die Entnahme von Ölproben und deren Umfüllung mittels der
erwähnten Hilfsgeräte in eine getrennt aufgestellte und ortsveränderliche Ölprüfeinrichtung
vermieden werden. Dies wird dadurch erreicht, daß in den Kasten des Transformators,
Schalters o. dgl. an geeigneten Stellen Meßfunkenstrecken so eingebaut werden, daß
sich die Elektroden der Funkenstrecke unmittelbar im Betriebsöl befinden, während
ihre Anschlußklemmen von außen zugänglich sind. Durch Anlegen einer Prüfspannung
an die Klemmen der Funkenstrecke wird aus dem Elektrodenabstand und der Höhe der
Prüfspannung in bekannter Weise die Durchschlagsfestigkeit des Öles gemessen. Bei
dieser Anordnung ist das grundsätzlich Neue gegenüber dem bestehenden Ölprüfverfahren
darin zu erblicken, daß nicht die Durchschlagsfestigkeit einer dem Transformator,
Schalter o. dgl. entnommenen Ölprobe, sondern die tatsächliche Durchschlagsfestigkeit
des gesamten Betriebsöles gemessen wird. Eine Verunreinigung des Öles vor der Prüfung
durch Staubteile, Gewebefasern u. dgl. sowie eine Feuchtigkeitsaufnahme ist gänzlich
ausgeschlossen, da der ganze Vorgang einer Ölprobeentnahme ausgeschaltet ist und
sich die Messung der Durchschlagsfestigkeit unmittelbar innerhalb des Transformators,
Schalters o. dgl. unter Abschluß von der Außenluft vollzieht.
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In solchen Fällen, wo aus Platzmangel oder sonstigen Umständen der
unmittelbare Einbau der Funkenstrecke nicht angängig ist, wird dieselbe in einem
besonderen geschlossenen Behälter untergebracht, welcher mittels eines Ölverbindungsrohres
ortsfest derart an den Kasten des Transformators, Schalters o. dgl. angebaut ist,
daß die Funkenstrecke, von der Außenluft abgeschlossen, sich ständig im Betriebsöl
befindet. Die Messung der Durchschlagsfestigkeit geschieht also in gleicher Weise
wie mit der eingebauten Funkenstrecke unmittelbar im Gesamtölinhalt desTransformators,
Schalters o.dgl. Das grundsätzlich Neue dieser Anordnung gegenüber den bestehenden
ortsveränderlichen Prüfapparaten ist in dem ortsfesten und betriebsmäßig nicht lösbaren
Anbau des die Funkenstrecke enthaltenden Behälters zu sehen. Der angebaute Behälter
bildet einen wesentlichen Bestandteil des Transformators, Schalters o. dgl. selbst.
Während für die Ölprüfung in den bestehenden ortsveränderlichen Prüfapparaten die
Auffüllung von offenen Prüfgefäßen mit dem zu prüfenden Öl, welches vorher unter
Benutzung der vorerwähnten Hilfsgeräte dem Transformator entnommen werden muß, erforderlich
ist, ist eine solche Auffüllung bei dem ortsfest angebauten Behälter nicht nötig.
Die Gefahr der Verunreinigung oder Feuchtigkeitsaufnahme des Öles vor der Prüfung
ist infolgedessen bei dieser Anordnung im Gegensatz zu den bestehenden Prüfapparaten
vermieden.
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Die eigentliche Messung der Durchschlagsfestigkeit selbst wird bekanntlich
in der Weise ausgeführt, daß an die Klemmen der Meßfunkenstrecke eine -Prüfspannung
angelegt und diese allmählich gesteigert wird, bis der Ölraum zwischen den Elektroden
durchschlagen wird. Aus dem eingestellten Elektrodenabstand und der Höhe der Durchschlagsspannung
wird die Durchschlagsfestigkeit berechnet. Man begnügt sich bei diesem Meßverfahren
im allgemeinen nicht mit einer einzigen Messung, sondern nimmt in Abständen
von einigen Minuten mehrere Durchschläge vor und bildet aus den erhaltenen Ergebnissen
einen Mittelwert für die Durchschlagsfestigkeit. Nun erzeugt jeder Durchschlag infolge
seines Funkens eine Verbrennung des zwischen den Elektroden befindlichen Öles. welche
sich in der Bildung von feinen Rußflocken äußert. Die Rußflocken bzw. die verbrannten
Ölteile müssen aus dem Elektrodenzwischenraum entfernt werden, bevor der nächste
Durchschlag vorgenommen wird. Dies kann bei den beschriebenen Meßanordnungen dadurch
bewirkt werden, daß möglichst dicht unterhalb des Elektrodenzwischenraumes der Meßfunkenstrecke
ein Ablaufröhrchen mit Olsperrhahn eingebaut wird. Beim Öffnen des Hahnes wird das
verbrauchte Öl aus dem Elektrodenzwischenraum abgezapft, und durch den nachfließenden
Ölstrom wird eine gleichzeitige Spülwirkung auf die Elektroden herbeigeführt. Bei
der praktischen Durchführung der Messung ist es nur erforderlich, nach jedem Durchschlag
durch kurzzeitiges Öffnen des Hahnes eine geringe Menge Öles abzulassen und dann
den nächsten Durchschlag vorzunehmen.
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Die beschriebenen Meßanordnungen können auch in bereits bekannter
Weise zur Betätigung von optischen und akustischen Signalen benutzt werden, so daß
hierdurch eine dauernde und selbsttätige Überwachung des Ölzustandes von Transformatoren,
Schaltern o. dgl. erzielt wer-, den kann.