DE6604316U - Einrichtung zur ueberwachung der staenderwicklungstemperatur wassergekuehlter generatoren - Google Patents

Description

SIEMENS IKTIEKGESELLSCHAS¹Ti ::""". ' ■ · Erlangen, den 21. Aug. 1969

Werner-^on-Siemens-Str. 50

Unser Zeichen: PLA 63/1509 Bu/Fl Aktenzeichen: S 45 923/21d Gbm

"Temperaturüberwachungseinrichtung direkt flüssigkeitsgekühlter /, Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen, insb. wassergekühl-l ter Generatoren" Ί ^s-

Die Neuerung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung | der Temperaturen der Spulen oder Stäbe direkt flüssigkeitsge- ^fi ] kühlter Hochspa.nnungswicklungen elektrischer Maschinen, insb. \ wassergekühlter Generatoren, unter Verwendung von Temperaturmeßelementen, v/ie Thermoelementen, mit einer Wicklung, bestehend aus f flüssigkeitsmäSig parallel geschalteten Stäben oder Wicklungs- ; kühlzweigen, Sammelleitungen zur Zu- oder Ableitung der Kühl- I flüssigkeit sowie zwischen Wicklung und Sammelleitungen einge- | schalteten, über den Wicklungsumfang verteilten, Isolierstrecken 1 bildenden Kühlmittelanschlußleitungen, welche mit den Sammel- * leitungen über Anschlußstutzen und geerdete Armaturen in Ver- ■ bindung stehen. I

Bei einer bekannten Kühlmittel-Temperaturregeleinrichtung dieser Art (DAS 1 097 547) sind in den Kühlmittel-Einlaßleitungen und -Auslaßleitungen jeweils Temperaturfühlerröhren angeordnet, deren Temperaturmeßwerte einer Regeleinrichtung zugeführt werden, welche zwecks Vermeidung einer Übertemperatur der Wicklung die Kühlmittelmenge und Einlaßtemperatur auf gewünschte Wer'Oe einstellt. Die Neuerung geht von der Überlegung aus, daß es für viele der praktisch vorkommenden Fälle einen zu großen Aufwand bedeutet, Temperaturfühlerröhren innerhalb der Einlaß- und Auslaßkanäle des Kühlmittels anzuordnen und die Meßleitungen aus diesen Kanälen herauszuführen. Ihr liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die Temperatürüberwachungseinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei wesentlich einfacherem Aufbau eine zuverlässige Temperaturüberwachung ermöglicht ist.

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An sich ist es bereits "bei indirekt gekühlten elektrischen Maschinen bekannt, die Wärmeentwicklung unmittelbar am Entstehungort der Motorwicklung mit Temperaturfühlern in Form von kleinen Bimetall-Schna.ppschaltern, Halbleiterwideratänden, Thermoelementen o. dgl. zu me^een (Zeitschrift "Die elektrische Maschine», 1962, S. 190 und 191; 1959, S. 288 bis 292, ferner britische Patentschriften 851 230 und 302 066).

Demgegenüber ist bei einer direkt gasgekühlten elektrischen Maschine die Temperaturmeßeinrichtung so ausgebildet (deutsches Gebrauchsmuster 1 784 292), daß an dem Kuh.lmittela.ustritt aus den Leiterstäben wenigstens ein a.us Isoliermaterial bestehender Ableitkanal vorgesehen ist, in dessen außerhalb der Nähe spannungsführender Teile liegendem Bereich ein Temperaturmesser angeordnet ist. Zu diesem Zweck münden die Kühlmittelkanäle des direkt gekühlten Leiterstabes im Wickelkopfbereich in eine Isolierstoffkappe, und von einem der Kühlkanäle ist innerhalb der Isolierstoffka.ppe eine Kühlmittelteilmenge abgezweigt und über das Kunststoffrohr in einen ungefährlichen Bereich geführt, wo das Kühlgas zunächst über ein Thermoelement und einen Geschwindigkeitsmesser innerhalb des Kurststoffrohres und schließlich in den Gasraum geblasen v/ird. Da der Leiterstab mehrere Kanäle zur direkten Kühlung mit Kühlgas aufweist, müßte an sich jeder einzelne Kanal tnit eiüer solchen Anzapfung und einem Kunststoffrohr sowie den Te nperaturmeßelement-an versehen sein, wenn raa.n sich nicht damit begnügen will, die Temperatur des Kühlgases in einem einzigen Kühlmittelkanal als repräsentativ für den gesamten Leiterstab zu nehmen. Der Neuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dies zur Temperaturüberwachung der direkt flussigkeitsgekuh.lten Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen, insb. wassergekühlter Generatoren, der eingangs definierten Aufbauform nicht erforderlich ist,

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sondern daß sich diese Aufbauform in hervorragendem Maße für ein© wesentlich einfachere selektive Temperaturüberwachung eignet. Hierbei macht die Neuerung - wie an sich bekannt davon Gebrauch, die Temperaturmeßelemente außerhalb spannungsführender Teile anzuordnen. Die Neuerung besteht darin, daß zur selektiven Temperaturüberwachung der einzelnen flüssigkeitsmäßig parallel geschalteten Stäbe oder Wicklungskühlzweige die Temperaturmeßelemente auf den jeweiligen metallischen, geerdeten Armaturen oder dem damit verbundenen einzelnen metallischen Rohrstutzen der Sammelleitung für die aus der Wicklung austretende Kühlflüssigkeit angeordnet sind. Eine solche Anordnung eignet sich überraschenderweise auch für eine selektive Temperaturüberwachung. Tritt nämlich in der Wicklung an irgendeiner Stelle ein Heißpunkt auf, so kann die erhöhte Kühlwassertemperatur nicht nur an diesem Entstehungsort nachgewiesen werden, sondern auch dort, wo das Kühlwasser die Wicklung bereits verlassen hat und nach Durchlaufen durch die Isolierstrecke der Kühlmittelanschlußleitungen die Armaturen passiert. Offenbar ist bei flüssigem Kühlmedium und einem Heißpunkt innerhalb eines Wicklungsstabes die Durchmischung bzw. der Wärmeverlust durch Abstrahlung bis zu den Armaturen oder den damit verbundenen metallischen Rohrstutzen der Sammelleitung so gering, daß an diesen Orten angebrachte Temperaturmeßelemente zur Temperaturüberwachung völlig ausreichend sind. :Es ergeben sich hiera.us eine Reihe von Vorteilen. Die ohnehin vorhandenen, in der Regel aus Teflon bestehenden Isolierschläuche zwischen den Kühlmittelanschlußköpfen und den Armaturen können zugleich, als Isolierstrecke für Temperaturmeßelemente mitbenutzt werden. Die isolierten, geerdeten Armaturen und die da.mit verbundenen metallischen Rohrstutzen nehmen die Temperatur des aus den einzelnen Stäben austretenden Kühlwassers sehr schnell an; es ist also möglich, die Temperaturelemente an der äußeren metallischen Oberfläche dieser Teile anzubringen. Zweckmäßig sind die Meßwerte der den einzelnen Kühlmittelableitungen zugeordneten Meßelemente mit einer Spannung in Vergleich gesetzt,

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welche - v/ie an sich bekannt - eine der Kühlflüssigkoit-Eintrittstemperatur analoge Größe ist, und sind die Temperaturmeßelemente für die Kühlflüssigkeits-Eintrittstemperatur an den Sammelleitungen oder Kühlmittelanschlußleitungen zu den Kühlzweigen angebracht. Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Gegenstandes der Neuerung sind die Temperaturmeßelemente außerhalb ihrer Kontaktflächen mit einer Isolierstoffschicht gegen den Gasraum des Standerghäuses abgeschirmt. Es sind hierduroh Beeinträchtigungen der Messung durch das gasförmige Kühlmittel verhindert. Die Neuerung bietet so die Möglichkeit, in den einzelnen Kühlzweigen eintretende Temperaturschwankungen schon im Anfangsstadium zu erkennen, zumal die thermische J Trägheit der Meßeinrichtung mehr gering gehalten werden kann.

Gemäße einer Weiterbildung des Gegenstandes der Neuerung werden

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durch einen Motordrehwähler oder eine Relaiskette die Meßstellen

der einzelnen Kühlmittelanschlüsse periodisch abgefragt, wobei die Meßwerte mit der Vergleichsspa.nnung verglichen werden.

u Eine derartige periodische Abfragung einer Reihe von Temperatur-

meßstellen ist durch die deutsche Patentschrift 749 276 an sich bekannt. Schließlich sieht die Neuerung vor, daß unter Zuführung der Differenz aus den Meßwerten der abgeleiteten Kühlmittelströme

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!; der Kühlkreise und dem Yergleichswert zu einem digitalen Anzeige-

gerät mit Druckeinrichtung die einzelnen Meßwerte erst nach Überschreiten der Sollwerttemperatur für die Meßstelle des jeweils

|! gestörten Kühlkreises a.uf zeichen bar sind.

Im folgenden wird der Gegenstand der Neuerung anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Pig. 1 gibt schematisch den Kühlmittelanschluß eines Kü.ixkreises an das Sammelrohr mit der neuerungsgemäßen Meßanordnung wieaer. In Pig. 1 bedeutet 1 einen Isolierstoffschlauch, beispielsweise aus dem unter dem Handelsnamen Teflon bekanntgewordenen Kunststoff TetrafIuoraethylen. Das obere Ende dieses Isolierschlauches

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1 steht ©it dem Anschlußstutzen 2 der Ständerwicklung 3 in Verbindung. 4 bedeutet ein an das Samtnelrohr 5 angeschlossenes, abgebogenes Stutzenrohr. An dem Ende des Stutzenrohres 4 ist das untere Ende des KühlmittelSchlauches 1 mittels einer metallischen Schlaucharmatur 6, deren Ausbildung im einzelnen nicht weiter interessiert, angeschlossen. In enger Verbindung mit dem rohrförmigen Teil 6a der Armatur ist ein Thermoelement 7 angeschlossen. Dieses Oihermoelement liefert eino Meßspannung, die der Temperatur de;? Arniaturteiles 6a entspricht. Da der Letztere unmittelbar vor, dem aus der Leitung 1 ausströmenden Kühlmittel berührt wird, nimmt er praktisch die gleiche Temperatur wie das Kühlmittel an. Durch die angegebene Anordnung wird es ermöglicht, mit verhältnismäßig hoher Präzision die Kühlmitteltemperatur zu messen, äie wiederum ein Maß der Leitererwärmung des angeschlossenen Kühlmittelzweiges ist. Vorteilhafterweise wird man das Thermoelement 7 durch eine Isolierstoffschicht 9 abschirmen, um Beeinträchtigungen der Messung durch das gasförmige Kühlmittel, das sich im Innern der Standergehäuse befindet, zu verhindern.

Statt an dem rohrförmigen Stutzenteil oa der Armatur 6 kann das Thermoelement 7 auch unmittelbar an der Oberfläche des zu dem Sammelrohr 5 führenden Rohrstutzens 4 angeordnet werden, wie bei 8 angedeutet ist.

Anstatt eines Thermoelementes kann selbstverständlich auch ein anderes die Temperaturmessung ermöglichendes Element wie ein Heißleiter vorgesehen werden.

Um unmittelbar die Kühlmittel erwärmung in den einzelnen Kühlmittelzweigen zu messen, empfiehlt es sich, eine Differenzschaltung vorzusehen und der Meßspannung eine Vergleichsspannung entgegenzuschalten. Diese kann durch Messung der Kiihlmitteleintrittstemperatur, z. B, in dem zur Kühlmittelzuführung dienenden Sammelrohr oder der Zuleitung zu diesem Saramelrohr gewonnen werden,

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wobei die Messung in gleicher Weise durch Temperaturmeßelemente auf den Armaturen oder Anschlußleitungen, jedoch auch in anderer V/eise, erfolgen kann.

In Figur 2 der Zeichnung ist schematisch eine Anordnung wiedergegeben, die es ermöglicht, selbsttätig die Kühlmitteltemperaturen in den einzelnen Kühlmittel zweigen zu überwachen. In dieser Figur bedeuten 11 feste Kontakte, denen die Meßwerte der einzelnen Kühlmittelanschlüsse von den Thermoelementen 7 zugeführt werden. Durch einen motorisch angetriebenen Kontakt 12 wird jeweils der Meßwert in Form einer Spannung über das den Vergleichswert liefernde Meßelement 13* das beispielsweise eine der Kühlmitteleintrittstemperatur entsprechende Spannung liefert, einem digitalen Vielfachmeßgerät 14 zugeführt. Letzteres ist mit einem Drucker 15 verbunden, der es gestattet, die Meßtemperaturen ggf. nach einem Abweichen des Temperaturmeßwertes von dem Sollwert selbständig aufzuschreiben. 16 ist noch eine zusätzliche Spannungsquelle zur Sollwerteinjustierung. Die beschriebene Anordnung ist selbstverständlich auch geeignet, durch Grenzwertkontakte Alarm zu geben und unter Umständen eine selbsttätige Abschaltung herbeizuführen.

2 Figuren

5 Schutzansprüche

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Claims (5)

PLA 63/1509 - 7 Scbutzansprüche

1. Einrichtung zur Überwachung der Temperaturen der Spulen oder Stäbe direkt flüssigkeitsgekühlter Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen, inst), wassergekühlter Generatoren, unter Verwendung von Temperaturmeßelementen, wie Thermoelementen, mit einer Wicklung, "bestehend aus flüssigkeitsmäßig parallel geschalteten Stäben oder Wicklungskühlzweigen, Sammelleitungen zur Zu- oder Ableitung der Kühlflüssigkeit sowie zwischen Wicklung und Sammelleitungen eingeschalteten, über den Wicklungsumfang verteilten, Isolierstrecken bildenden Kühlmittelanschlußleitungen, welche mit den Sammelleitungen über Anschlußstutzen und geerdete Armaturen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dal? zur selektiven Temperaturüberwachung der einzelnen flüssigkeitsmäßig parallel geschalteten Stäbe oder Wicklungskühlzweige die Temperaturmeßelemente (7) auf den jeweiligen metallischen, geerdeten Armaturen (6a) oder den damit verbundenen einzelnen metallischen Rohrstutzen (4) der Sammelleitung (5) für die a.us der Wicklung austretende Kühlflüssigkeit angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der den einzelnen Kühlraittelableitungen (4, 6a) zugeordneten Meßelemente (7) mit einer Spannung in Vergleich gesetzt sind, welche - wie an sich bekannt eine der Kühlflüssigkeit-Eintrittstemperatur analoge Größe ist, und daß die Temperaturmeßelemente (7) für die Kühlflüssigkeits-Eintrittstemperatur an den Sammelleitungen oder KühlmittelanSchlußleitungen zu den Kühlzweigen angebracht sind ♦

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3. Einrichtung nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich.net, daß die Temperaturmeßelemente (7) außerhalb ihrer Kontaktflächen mit einer Isolierstoffschicht (9) gegen den Gasraum des Stänäergehäuses abgeschirmt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Motordrehwähler (12) oder eine Relaiskette die Meßstellen (7) der einzelnen KühlmittelanSchlüsse in an sich "bekannter Weise periodisch abgefragt werden, wobei die Meßwerte mit der Vergleichsspannung verglichen werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Zuführung der Differenz aus den Meßwerten der abgeleiteten Kühlmittelströme der Kühlkreise und dem Vergleichswert zu einem digitalen Anzeigegerät (14) mit Druckeinrichtung (15) die einzelnen Meßwerte erst nach Überschreiten der Sollwerttemperatur für die Meßstelle des jeweils gestörten Kühlkreises aufzeichenbar sind.

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