EP1905052B1 - Ausdehnungsgefäss für stufenschalter - Google Patents

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EP1905052B1
EP1905052B1 EP06777798.7A EP06777798A EP1905052B1 EP 1905052 B1 EP1905052 B1 EP 1905052B1 EP 06777798 A EP06777798 A EP 06777798A EP 1905052 B1 EP1905052 B1 EP 1905052B1
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EP
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tap changer
changer according
folding bellows
abovementioned
expansion vessel
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Jörg FINDEISEN
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402—Association of measuring or protective means
    • H01F2027/404—Protective devices specially adapted for fluid filled transformers
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/025—Constructional details of transformers or reactors with tapping on coil or windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/55—Oil reservoirs or tanks; Lowering means therefor
    • H01H33/555—Protective arrangements responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays

Definitions

  • the invention relates to a filled with an insulating liquid tap changer and means for receiving the thermally induced volume fluctuations of this insulating liquid.
  • the invention enables a hermetic closure of the switch vessel and thus a significant reduction in the aging of the switch oil.
  • the use of the arrangement according to the invention also makes it possible to dispense with dehumidifier, external expansion vessel and associated piping. Furthermore, the invention solves the problem of gas accumulation in the pipeline to the expansion vessel of hermetically sealed switches.
  • Tap changers of the type mentioned above are mainly used in power transformers for regulating the voltage under load. In operation, it comes through heating of the switching resistors, heat dissipation by the surrounding the switch and its vessel insulating and cooling medium of the transformer and other influences to significant temperature fluctuations. These cause significant changes in the volume of the insulating liquid of the tap changer. Furthermore, switching arcs and / or heating of the switching resistors cause the thermal decomposition of insulating liquid and resulting gas evolution. These gases rise due to their lower density and must be removed by appropriate measures.
  • the state of the art is the use of expansion vessels mounted above the transformer, which are connected to the switch via an inclined pipeline. Through this pipeline, both the flow of the insulating liquid at thermally induced volume changes, as well as the removal of the gases.
  • WO98 / 54498 is a cover for pressure relief valves known and in DE 10312177 the integration of a cover into a pressure relief valve is described. Both solutions are associated with considerable handling problems and require a large amount of space.
  • the invention described below enables a compensation of the change in the volume of the insulating liquid during operation of the switch, while avoiding the above-mentioned disadvantages.
  • the present invention uses a bellows / compensator to absorb the thermally induced volume fluctuations of the insulating liquid of the switch.
  • Such arrangements are already off GB425169 and JP03192707 known.
  • This balancing device forms a compact assembly without additional piping and is mounted directly on the switch.
  • the shape of the expansion vessel is largely adapted to the contour of the tap changer head, so that the space requirement is kept small.
  • the expansion tank thus forms a unit with the switch and remains attached during transport. The cumbersome installation of expansion vessel and pipes in the installation of the transformer omitted.
  • this pot is formed so that a cavity is created, which can be used to accommodate or accommodate the necessary protection and monitoring technology.
  • this pot is designed such that it serves as a cover and protective cover for the protection, monitoring and control devices.
  • the design of the pot is provided as a cover and splash guard for a pressure relief valve. The pot takes over the collection and the discharge of the hot oil surge in case of failure.
  • the compensation body becomes part of the switch. Additional external assemblies are eliminated and simplify the entire transformer. Problems with gas accumulation in pipelines and obstruction of the oil flow with temperature changes of the insulating liquid are excluded by the elimination of the problems associated with these assemblies. Due to the inventive design of the volume compensation device can be a complete completion of the insulating liquid of the switch from the atmosphere / ambient air reach. The absorption of moisture and oxygen by the insulating liquid is prevented. An influence of the electr. Damping strength of the insulating liquid by moisture is avoided and the aging of the insulating significantly reduced. The outer expansion tank, the dehumidifier and the associated piping can be omitted. Regular checking of the condition The drying agent in the dehumidifier can be saved and it comes to cost savings by eliminating the costly regular replacement of the drying agent. Pollution and disposal problems caused by spent desiccants are avoided.
  • the switch is equipped with a gas release valve (V3).
  • V3 gas release valve
  • This may conveniently be carried out or controlled so that it responds to a small gas pressure, but not in case of insulating liquid.
  • This is advantageously realized by the control of the gas outlet valve by means of a float (SW).
  • SW float
  • D1 large-area pressure relief valve
  • D1 the bellows enclosing the pressure relief valve.
  • this design also allows leakage monitoring.
  • a guide tube By using a guide tube, the bellows of the compensator can be protected against lateral deflection (kinking). This guide tube can also be used to accommodate the occurring during transport of the transformer lateral acceleration forces.
  • the Druckwellenleit adopted for the pressure relief valve is used as a guide tube for the bellows.
  • the Druckwellenleit adopted is designed such that a secure transmission of the pressure waves is ensured both with stretched compensator and with a compressed compensator.
  • Moving basic element of the compensator is the metal bellows, which has an axial mobility due to its annular circumferential waves, which in use used in the expansion vessel according to the invention to compensate for the thermally induced volume changes of the insulating liquid of the tap changer.
  • This bellows draws its flexibility from the flexibility of the radial standing flanks. It is preferable for the described application, the lyre-shaped shaft due to the great flexibility with sufficient compressive strength.
  • the compensating body is provided with a spring element in order to achieve a predetermined pressure play.
  • spring elements can also be formed by the body of the compensator itself.
  • the compensating device is equipped with a volume limitation in one or both directions.
  • a volume limitation in one or both directions.
  • This limitation is also possible by a stroke limitation of the compensation elements and a multi-part compensating device with chambers of different spring constant.
  • FIG. 1 shows a switch (S) with a switch head (SK), which is arranged on the cover of a transformer.
  • the space inside the switch (S) is filled with insulating liquid. Since the housing of the switch (S) hermetically seals this, it comes when heating the insulating liquid of the switch to an increase in the internal pressure in the switch. This pressure increase causes an expansion of the compensator (K). Gases forming by thermal decomposition of oil rise upward and are guided through the cylindrical pipe sections (R1) to a monitoring device (D1). One of the two pipe segments (R1) is arranged on the movable end plate of the compensator. These pieces of pipe are designed so that they ensure a safe derivation of pressure waves to the pressure relief valve (D1) at each position of the compensator.
  • the height is dimensioned such that the compensator exploits its full flexibility and a safe flow of oil between the switch and expansion tank is ensured.
  • the cross-section of the pressure wave channel formed by the pipe section (R1) to the pressure relief valve (D1) is so large that pressure waves are passed unhindered to the pressure relief valve.
  • the oil channel in the expansion vessel is formed in the embodiment by the gap between the two pipe or guide pieces (R1) is designed so that it allows for the slowly running thermally induced volume fluctuations sufficient oil flow, for the explosive volume increases in case of damage but one such damping has that the pressure wave is not transmitted to the bellows but within the pipe socket (R1) to the pressure relief valve (D1) is performed.
  • FIG. 2 shows a tap-changer (S) with expansion vessel, a usual for tap changer protective relay (D2) via the pipe (R2) with the interior of the switch (S) is connected.
  • FIG. 3 shows an inventive embodiment of the switch expansion vessel in which a bellows (K) is installed as a negative compensator in the cylindrical expansion vessel.
  • the axial movement of the bellows leads to the adaptation of the volume.
  • the movable inner cover plate of the expansion vessel and the bellows (K) form a cavity which is used to accommodate the monitoring devices of the switch.
  • the movement of the cover plate (P2) is used on a display device (AV) for indicating the oil volume or the corresponding temperature of the insulating liquid of the tap changer.
  • FIG. 4 shows an inventive embodiment of the switch expansion vessel in which a bellows (K) as a positive compensator the volume fluctuations of the insulating liquid of the tap changer compensates.
  • a bellows (K) as a positive compensator the volume fluctuations of the insulating liquid of the tap changer compensates.
  • a fixed pot-shaped inner cylinder which encloses the monitoring devices of the tap changer.
  • This cup-shaped inner cylinder is advantageously largely adapted to the shape of the bellows (K) in the compressed state.
  • this inner cylinder serves at the same time as oil collection hood and splash guard for a pressure relief valve (D1) enclosed by this cylinder.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mit einer Isolierflüssigkeit gefüllten Stufenschalter und Einrichtungen zur Aufnahme der thermisch bedingten Volumenschwankungen dieser Isolierflüssigkeit.
  • Die Erfindung ermöglicht einen hermetischen Abschluss des Schaltergefäßes und damit eine deutliche Reduzierung der Alterung des Schalteröles.
    Der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung ermöglicht weiterhin den Verzicht auf Luftentfeuchter, externes Ausdehnungsgefäß und zugehörige Rohrleitungen. Des Weiteren löst die Erfindung das Problem der Gasansammlung in der Rohrleitung zum Ausdehnungsgefäß von hermetisch abgeschlossenen Schaltern.
  • Stufenschalter der oben genannten Art kommen vorwiegend in Leistungstransformatoren zum Regeln der Spannung unter Last zum Einsatz. Im Betrieb kommt es durch Erwärmung der Überschaltwiderstände, Wärmeabgabe durch das den Schalter und sein Gefäß umgebende Isolier- und Kühlmedium des Transformators und weitere Einflüsse zu erheblichen Temperaturschwankungen. Diese bewirken wesentliche Änderungen des Volumens der Isolierflüssigkeit des Stufenschalters. Weiterhin kommt es durch Schaltlichtbögen und / oder Aufheizen der Überschaltwiderstände zur thermischer Zersetzung von Isolierflüssigkeit und daraus resultierender Gasentwicklung. Diese Gase steigen auf Grund ihrer geringeren Dichte nach oben und müssen durch geeignete Maßnahmen abgeführt werden.
  • Stand der Technik ist die Verwendung von über dem Transformator angebrachten Ausdehnungsgefäßen, welche über eine geneigte Rohrleitung mit dem Schalter verbunden werden. Über diese Rohrleitung erfolgt sowohl der Fluss der Isolierflüssigkeit bei thermisch bedingten Volumenänderungen, als auch der Abtransport der Gase.
  • Bekannt ist die Verwendung eines gemeinsamen Ausdehnungsgefäßes für den Transformator und den Schalter, dabei kommt es jedoch zu einer Mischung der Isolierflüssigkeiten. Deshalb wird zurzeit überwiegend ein Zweikammerausdehnungsgefäß eingesetzt. Solche Ausdehnungsgefäße sind zum Beispiel in DE19527763C2 beschrieben. Nachteil dieser Ausdehnungsgefäße ist der Kontakt der Öloberfläche mit der Außenluft, was die Verwendung von so genannten Luftentfeuchtern erfordert. In diesen Luftentfeuchtern wird die Luft über ein Trocknungsmittel geführt und hierbei entfeuchtet. Die Adsorptionsfähigkeit des Trocknungsmittels (Hygroskopizität) wird hierbei aufgebraucht und das Trocknungsmittel muss regelmäßig erneuert werden. Die periodisch notwendigen Sichtprüfungen sowie der regelmäßige Austausch des Trocknungsmittels, insbesondere in Gegenden mit hoher Luftfeuchtigkeit, stellt einen erheblichen Kostenfaktor dar (Empfohlener Wartungsintervall: 3 Monate). Diese Luftentfeuchter bieten des Weiteren keinen sicheren Abschluss gegen die Aufnahme von Feuchtigkeit und Sauerstoff durch die Isolierflüssigkeit, insbesondere bei schneller Abkühlung des Transformators.
  • In DE10010737A1 wird ein hermetisch abgeschlossener Transformator beschrieben, welcher zum Volumenausgleich einen dehnbaren Radiator vorsieht. Die Verwendung eines solchen Radiators zur Kompensation der Volumenausdehnung der Isolierflüssigkeit des Schalters erfordert einen erheblichen Aufwand und bringt Probleme bei der Abführung von Gasen aus dem Schaltergefäß. Für die Ausdehnung der Isolierflüssigkeit von Transformatoren sind Ausdehnungsgefäße bekannt, welche in der Hauptkammer eine Membran zur Trennung der Isolierflüssigkeit von der Umgebungsluft verwenden. Ein solches ist in DE3206368 beschrieben. Diese Ausdehnungsgefäße bieten zwar einen sicheren Abschluss der Isolierflüssigkeit von der Umgebungsluft, benötigen aber dennoch einen Luftentfeuchter, was mit den bereits erwähnten Nachteilen verbunden ist. Weiterhin führt der Kontakt mit der Umgebungsluft zur Alterung der Membran und bedingt somit technische Unsicherheiten.
  • In DE10224074A1 ist eine Anordnung für die in den Stufenschalter führende Rohrleitung beschrieben, welche ein Labyrinthsystem zur Vermeidung des Strömens von Gasen zum Ausdehnungsgefäß nutzt. Dieses System bietet aber weder einen hermetischen Abschluss des Schalters, noch kann es das Eindringen von Gasen in die Rohrleitung vollständig verhindern. Auch die aufwändige Rohrleitungsanordnung zum Ölausdehnungsgefäß bleibt erforderlich.
  • Aus DE3504916C2 ist weiterhin ein Ausdehnungsgefäß bekannt, welches direkt auf dem Stufenschalterkopf montiert wird. Diese Lösung benötigt ebenfalls einen Luftentfeuchter, was die bekannten bereits eingangs genannten Nachteile zur Folge hat. Ein hermetischer Abschluss lässt sich auch damit nicht erzielen.
  • Aus WO98/54498 ist eine Abdeckhaube für Druckentlastungsventile bekannt und in DE 10312177 ist die Integration einer Abdeckhaube in ein Druckentlastungsventil beschrieben. Beide Lösungen sind mit erheblichen Handhabungsproblemen behaftet und erfordern einen großen Raumbedarf.
  • Die im Folgenden beschriebene Erfindung ermöglicht eine Kompensation der Änderung des Volumens der Isolierflüssigkeit beim Betrieb des Schalters, bei Vermeidung der oben genannten Nachteile.
  • Die vorliegende Erfindung nutzt zur Aufnahme der thermisch bedingten Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit des Schalters einen Faltenbalg / Kompensator. Solche Anordnungen sind bereits aus GB425169 und JP03192707 bekannt. Diese Ausgleichvorrichtung bildet eine kompakte Baugruppe ohne zusätzliche Rohrleitungen und wird direkt auf dem Schalter montiert. Die Form des Ausdehnungsgefäßes wird weitgehend der Kontur des Stufenschalterkopfes angepasst, so dass der Raumbedarf klein gehalten wird. Das Ausdehnungsgefäß bildet somit mit dem Schalter eine Einheit und bleibt auch beim Transport angebaut. Die umständliche Montage von Ausdehnungsgefäß und Rohrleitungen bei Aufstellung des Transformators entfallen.
  • Für Volumenausgleichsvorgänge lässt sich bei Faltenbälgen und / oder Kompensatoren nur das Differenzvolumen zwischen dem gestreckten Zustand und dem zusammengefalteten Zustand nutzen. Das Grundvolumen im zusammengefalteten Zustand ist nicht nutzbar. Das nicht nutzbare Volumen wird durch Einbringen eines napf- oder topfförmigen Einsatzes auf ein Minimum begrenzt. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird dieser Topf so ausgebildet das ein Hohlraum entsteht, der zur Aufnahme oder Unterbringung der notwendigen Schutz und Überwachungstechnik genutzt werden kann.
    In einer weiteren besonderen Ausbildung der Erfindung wird dieser Topf derart gestaltet, dass er als Abdeck- und Schutzhaube für die Schutz-, Überwachungs-, und Regelgeräte dient. In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Gestaltung des Topfes als Abdeckung und Spritzschutz für ein Druckentlastungsventil vorgesehen. Der Topf übernimmt das Auffangen und die Ableitung des heißen Ölschwalles im Fehlerfall.
  • Durch diese Anordnung wird der Ausgleichkörper zum Bestandteil des Schalters. Zusätzliche externe Baugruppen entfallen und führen zu einer Vereinfachung des gesamten Transformators. Probleme mit Gasansammlungen in Rohrleitungen und eine Behinderung der Ölströmung bei Temperaturänderungen der Isolierflüssigkeit sind durch Entfall der mit diesen Problemen behafteten Baugruppen ausgeschlossen.
    Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Volumenkompensationseinrichtung lässt sich ein völliger Abschluss der Isolierflüssigkeit des Schalters von der Atmosphäre / Umgebungsluft erreichen. Die Aufnahme von Feuchtigkeit und Sauerstoff durch die Isolierflüssigkeit wird verhindert. Eine Beeinflussung der elektr. Durchschlagfestigkeit der Isolierflüssigkeit durch Feuchtigkeit wird vermieden sowie die Alterung der Isolierflüssigkeit deutlich herabgesetzt. Das äußere Ausdehnungsgefäß, der Luftentfeuchter sowie die zugehörigen Rohrleitungen können entfallen. Die regelmäßige Prüfung des Zustandes des Trocknungsmittels im Luftentfeuchter kann eingespart werden und es kommt zu Kosteneinsparungen durch den Entfall des kostspieligen regelmäßigen Austausches des Trocknungsmittels. Umweltverschmutzungs- und Entsorgungsprobleme durch verbrauchte Trocknungsmittel werden vermieden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Schalter mit einem Gasablassventil (V3) ausgerüstet. Dieses kann zweckmäßigerweise derart ausgeführt oder gesteuert werden, dass es bei einem kleinen Gasdruck anspricht, nicht jedoch bei Anliegen von Isolierflüssigkeit. Dies wird vorteilhafterweise durch die Steuerung des Gasablassventiles mittels eines Schwimmers (SW) realisiert. Dadurch ist ein ständiges Abpumpen der Gase möglich. Zum Schutz vor im Fehlerfall auftretenden Druckwellen ist erfindungsgemäß ein übliches großflächiges Druckentlastungsventil (D1) vorgesehen, wobei der Faltenbalg das Druckentlastungsventil umschließt.
  • Durch die Kombination einer füllstandsunabhängigen Druckentlastungseinrichtung und einer bereits bei geringem Überdruck ansprechenden füllstandsabhängigen Druckentlastungseinrichtung, lässt sich ein sicherer Berstschutz für das Schaltergefäß bei kontinuierlicher Abfuhr sich bildender Gase ermöglichen.
  • Weiterhin ist durch Verwendung eines mehrwandigen Balges eine völlige Berstsicherheit erzielbar, diese Ausführung ermöglicht außerdem eine Leckageüberwachung. Durch Verwendung eines Führungsrohres kann der Balg des Kompensators gegen seitliches Ausweichen (Knicken) geschützt werden. Dieses Führungsrohr kann ebenfalls zur Aufnahme der beim Transport des Transformators auftretenden Querbeschleunigungskäfte genutzt werden. Die Druckwellenleiteinrichtung für das Druckentlastungsventil wird als Führungsrohr für den Balg genutzt.
    Die Druckwellenleiteinrichtung wird derart gestaltet, dass sowohl bei gedehntem Kompensator als auch bei gestauchtem Kompensator eine sichere Weiterleitung der Druckwellen gewährleistet ist. Bewegliches Grundelement des Kompensators ist der Metallbalg, der aufgrund seiner ringförmig umlaufenden Wellen eine axiale Beweglichkeit aufweist, die bei Anwendung im erfindungsgemäßen Ausdehnungsgefäß zum Ausgleich der thermisch bedingten Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit des Stufenschalters genutzt wird. Dieser Balg bezieht seine Beweglichkeit aus der Biegsamkeit der radial stehenden Wellenflanken. Dabei ist für den beschriebenen Anwendungsfall die lyraförmige Welle aufgrund der großen Beweglichkeit bei ausreichender Druckfestigkeit zu bevorzugen.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsform wird der Ausgleichskörper mit einem Federelement versehen, um ein vorbestimmtes Druckspiel zu erzielen. Diese Federelemente können auch durch den Körper des Kompensators selbst gebildet werden.
  • In einer speziellen Ausführung wird die Ausgleichsvorrichtung mit einer Volumenbegrenzung in eine oder auch beide Richtungen ausgerüstet. Dadurch kann beispielsweise im Schaltergefäß ein besonderen Anforderungen entsprechendes Druckspiel realisiert werden. Diese Begrenzung ist ebenfalls durch eine Hubbegrenzung der Ausgleichselemente sowie eine mehrteilige Ausgleichvorrichtung mit Kammern unterschiedlicher Federkonstante möglich.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
  • Figur 1 zeigt einen Schalter (S) mit einem Schalterkopf (SK), welcher am Deckel eines Transformators angeordnet ist. Der Raum innerhalb des Schalters (S) ist mit Isolierflüssigkeit gefüllt. Da das Gehäuse des Schalters (S) diesen hermetisch abschließt, kommt es bei Erwärmung der Isolierflüssigkeit des Schalters zu einer Erhöhung des Innendruckes im Schalter. Diese Druckerhöhung bewirkt eine Streckung des Kompensators (K). Sich durch thermische Ölzersetzung bildende Gase steigen nach oben und werden durch die zylindrischen Rohrstücke (R1) zu einer Überwachungseinrichtung (D1) geführt.
    Eines der beiden Rohrsegmente (R1) ist an der beweglichen Endplatte des Kompensators angeordnet. Diese Rohrstücke sind derart gestaltet das sie bei jeder Stellung des Kompensators eine sichere Ableitung von Druckwellen zum Druckentlastungsventil (D1) gewährleisten. Die Höhe ist derart bemessen dass der Kompensator seine volle Beweglichkeit ausnutzt und eine sichere Ölströmung zwischen Schalter und Ausdehnungsgefäß gewährleistet ist. Der Querschnitt des von dem Rohrstück (R1) gebildeten Druckwellenkanals zum Druckentlastungsventil (D1) ist dabei so groß, dass Druckwellen ungehindert zum Druckentlastungsventil geleitet werden. Der Ölkanal in das Ausdehnungsgefäß der im Ausführungsbeispiel durch den Zwischenraum zwischen den beiden Rohr- bzw. Führungsstücken (R1) gebildet wird, ist derart gestaltet dass er für die langsam verlaufenden thermisch bedingten Volumenschwankungen einen genügenden Ölfluss ermöglicht, für die explosionsartigen Volumenvergrößerungen im Schadensfall aber eine solche Dämpfung besitzt dass die Druckwelle nicht auf den Balg übertragen wird sondern innerhalb des Rohrstutzens (R1) zum Druckentlastungsventil (D1) geführt wird.
  • Figur 2 zeigt einen Stufenschalter (S) mit Ausdehnungsgefäß, wobei ein für Stufenschalter übliches Schutzrelais (D2) über die Rohrleitung (R2) mit dem Innenraum des Schalters (S)verbunden ist.
  • Die Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Schalterausdehnungsgefäßes bei welchem ein Balg (K) als negativer Kompensator in das zylindrische Ausdehnungsgefäß eingebaut ist. Die axiale Bewegung des Balges führt zur Anpassung des Volumens. Dabei bilden die bewegliche innere Deckplatte des Ausdehnungsgefäßes und der Balg (K) einen Hohlraum welcher zur Unterbringung der Überwachungsgeräte des Schalters genutzt wird. Die Bewegung der Deckplatte (P2) wird an einer Anzeigevorrichtung (AV) zur Anzeige des Ölvolumens oder der diesem entsprechenden Temperatur der Isolierflüssigkeit des Stufenschalters genutzt.
  • Die Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Schalterausdehnungsgefäßes bei welchem ein Balg (K) als positiver Kompensator die Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit des Stufenschalters ausgleicht. Innerhalb des vom Balg gebildeten Ausdehnungsgefäßes befindet sich ein feststehender topfförmiger Innenzylinder welcher die Überwachungsgeräte des Stufenschalters umschließt. Dieser topfförmige Innenzylinder wird vorteilhafterweise weitgehend der Form des Balges (K) im gestauchten Zustand angepasst. Im Ausführungsbeispiel dient dieser innere Zylinder gleichzeitig als Ölauffanghaube und Spritzschutz für ein von diesem Zylinder umschlossenes Druckentlastungsventil (D1).

Claims (16)

  1. Mit einer Isolierflüssigkeit gefüllter und mit einem dicht verschlossenen Gehäuse versehener Stufenschalter (S), mit einem Ausdehnungsgefäß zur Aufnahme der thermisch bedingten Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit, wobei zur Aufnahme der Volumenschwankungen der Isolierflüssigkeit die Bewegung eines Faltenbalges (K) genutzt wird und das Ausdehnungsgefäß direkt auf dem Kopf des Stufenschalters montiert ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Faltenbalg (K) ein Druckentlastungsventil (D1) umschließt.
  2. Stufenschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass durch einen topfförmigen Innenzylinder im die Außenwand bildenden Faltenbalg oder durch Anordnung eines negativen inneren Faltenbalgs in einem topfförmigen Außenzylinder das Ölvolumen des Ausdehnungsgefäßes der nutzbaren Faltenbalgvolumendifferenz angeglichen wird.
  3. Stufenschalter nach Anspruch 2
    dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder oder der innere Faltenbalg des Ausdehnungsgefäßes einen Hohlraum bilden, in welchem die erforderlichen Überwachungsgeräte und Armaturen für den Stufenschalter raumsparend untergebracht werden.
  4. Stufenschalter nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder das Druckentlastungsventil umschließt.
  5. Stufenschalter nach einem der vorher genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg mit einem Federelement versehen ist, um ein vorbestimmtes Druckspiel zu erzielen.
  6. Stufenschalter nach einem der vorher genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil und der bewegliche Teil des Ausdehnungsgefäßes jeweils mit Führungshülsen versehen sind und dass sich diese Führungshülsen überlappen.
  7. Stufenschalter nach einem der vorher genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrschichtiger Faltenbalg zum Einsatz kommt.
  8. Stufenschalter nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass für den mindest zweischichtigen Faltenbalg eine Leckageüberwachung an den Hohlraum zwischen den Schichten angeschlossen wird.
  9. Stufenschalter nach einem der vorher genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenschalter mit Vorrichtungen zur Erfassung des Füllstandes der Isolierflüssigkeit und / oder Erfassung des Druckes ausgestattet ist.
  10. Stufenschalter nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die von der Volumenänderung hervorgerufene Verformung des Faltenbalges zur Auswertung und / oder Anzeige des Schalterölvolumens genutzt wird.
  11. Stufenschalter nach einem der vorher genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenschalter (S) mit Vorrichtungen (V3) zur Sammlung und zum Ablassen von sich bildenden Gasen ausgestattet ist.
  12. Stufenschalter nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtungen in Abhängigkeit vom Ölstand im Ausdehnungsgefäß gesteuert werden.
  13. Stufenschalter nach einem der vorher genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Ausdehnung des Faltenbalges mittels geeigneter Arretierungen begrenzt wird.
  14. Stufenschalter nach einem der vorher genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft für den Faltenbalg durch die Gewichtskraft eines Beschwerungskörpers erzeugt wird.
  15. Stufenschalter nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erforderlichen Überwachungsgeräte und Armaturen für den Stufenschalter den Beschwerungskörper für die Rückstellkraft des Faltenbalges bilden.
  16. Stufenschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg mit einer Schutzhaube abgedeckt ist.
EP06777798.7A 2005-07-15 2006-07-14 Ausdehnungsgefäss für stufenschalter Not-in-force EP1905052B1 (de)

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DE200510033925 DE102005033925A1 (de) 2005-07-15 2005-07-15 Ausdehnungsgefäß für Stufenschalter
DE102005034851 2005-07-17
PCT/EP2006/064292 WO2007009960A1 (de) 2005-07-15 2006-07-14 AUSDEHNUNGSGEFÄß FÜR STUFENSCHALTER

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EP1905052A1 EP1905052A1 (de) 2008-04-02
EP1905052B1 true EP1905052B1 (de) 2017-03-01

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