DE4309793C2

DE4309793C2 - transformer

Info

Publication number: DE4309793C2
Application number: DE4309793A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Pflugbeil; Johann Dipl Ing Kotschnigg
Original assignee: EN VERSORGUNG SCHWABEN AG; Siemens AG
Current assignee: EN VERSORGUNG SCHWABEN AG; Siemens AG
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2013-03-26
Also published as: DE9204372U1; DE4309793A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator, dessen Kessel mit einem elektrisch isolierenden Medium gefüllt ist.The invention relates to a transformer, the boiler with an electrically insulating medium is filled.

Es ist bekannt, den Kessel eines Transformators mit Öl zu be füllen. 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 Transformatorkessel 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.It is known to load the boiler of a transformer with oil to fill. It happens in the boiler of such a transformer arcing, then by the arc generates a gas. Because of the incompressibility of the oil leads the gas generated by the arc to an overpressure in Transformer tank. Transformer tanks are usually used only designed for an overpressure of 1 bar. Depending on the duration of the arc, the resulting overpressure can reach this value exceed, so that the transformer tank at its weakest point. The then flowing oil-gas Mixture can ignite and the transformer can burn out. Such damage cases have occurred repeatedly.

Aus der DE-AS 18 02 303 ist ein Transformator bekannt, dessen Kessel mit einem elektrisch isolierenden Medium gefüllt und bei dem minde stens einer seiner Wände eine Berstmembran angeordnet ist. Die Berstmembran ist von einer Kammer umgeben, welche über ein Rohr mit einem Expansionsgefäß verbunden ist. Die Kammer bildet mit dem Expansionsgefäß einen abgeschlossenen Raum, der zum Abfangen eines Druckausgleichs beim Bersten der Mem bran dient. Die Berstmembran ist dabei lediglich dem Teilbe hälter des Lastumschalters und nicht dem gesamten Transfor mator zugeordnet. Offenbar ist bei dieser Ausführung auch die Kammer mit Öl gefüllt. Ein Druckausgleich mit der Umgebungs atmosphäre findet nicht statt.From DE-AS 18 02 303 a transformer is known, the Boiler filled with an electrically insulating medium and at the min At least one of its walls has a burst membrane. The bursting membrane is surrounded by a chamber which over a pipe is connected to an expansion vessel. The chamber forms a closed space with the expansion vessel, to intercept pressure equalization when the mem bran serves. The bursting membrane is only the partial part holder of the diverter switch and not the entire Transfor mator assigned. Apparently, this version is also the Chamber filled with oil. A pressure equalization with the environment atmosphere does not take place.

Aus dem Japan-Abstract 62-2505 vom 30. Mai 1987 ist ein Transformator bekannt, dessen Kessel Berstmembranen aufweist, welche jeweils von Kammern umgeben sind. Ein Druckausgleich für die Kammern beim Bersten der Membranen findet nicht statt.A transformer is known from Japanese abstract 62-2505 of May 30, 1987, whose boiler has bursting membranes, each of Chambers are surrounded. A pressure equalization for the chambers at The membranes do not burst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator der genannten Art so auszubilden, daß beim Auftreten eines Lichtbogens im Inneren des Transformatorkessels sowohl eine Beschädigung des Kessels durch einen sich aufbauenden Überdruck als auch ein Ausströmen des Isolationsmediums ver hindert wird.The invention has for its object a transformer of the type mentioned so that when they occur of an arc inside the transformer tank both Damage to the boiler caused by a build-up Ver pressure and a leakage of the insulation medium ver is prevented.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung mit einem Transformator, dessen Kessel mit einem elektrisch isolierenden Medium gefüllt und bei dem mindestens einer seiner Wände minde stens eine Berstmembran angeordnet ist, wobei die Berstmem bran von einer gasgefüllten Druckentlastungskammer dicht um geben ist, welche über eine Verbindungsleitung mit einem durch ein Membranteil gegenüber der Umgebungsatmosphäre abge schlossenen Raumbereich eines Ausgleichsgefäßes verbunden ist, wobei in dem Raumbereich Atmosphärendruck herrscht und ein der Umgebungsatmosphäre zugewandt er Hohlraum am Membran teil über einen Lufttrockner mit der Umgebungsatmosphäre ver bunden ist. Im Falle eines im Transformatorkessel entstehen den 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.The problem is solved according to the invention with a transformer, the boiler of which is electrically insulated Medium filled with at least one of its walls least one bursting membrane is arranged, the bursting membrane branch from a gas-filled pressure relief chamber is, which is connected to a abge by a membrane part against the ambient atmosphere closed space of a surge tank connected is, with atmospheric pressure prevailing in the room area and a cavity on the membrane facing the ambient atmosphere ver using an air dryer with the ambient atmosphere is bound. In case of a arise in the transformer tank the corresponding pressure tears appropriately dimensioned bursting membrane, causing the boiler volume according to the volume of the pressure relief chamber ß and thus the pressure prevailing in the transformer tank is reduced. The volume of the pressure relief chamber is dimensioned so that the overpressure in the transformer tank is limited to a permissible value.

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.It is advantageous at several points on the transformer boiler bursting membranes. Most of all damage to the boiler due to rapid pressure rise to be met.

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.A temperature-independent response of the burst membrane leaves achieve that the pressure relief chamber over a connecting line with one to the atmosphere closed space area of a expansion tank ver is bound.

Der Material- und Fertigungsaufwand läßt sich dann vermindern, wenn die Druckentlastungskammern der Berstmembranen mit ihrer Verbindungsleitung an eine gemeinsame Zuleitung zum Ausgleichsgefäß angeschlossen sind.The material and manufacturing costs can then be reduced, if the pressure relief chambers of the bursting membranes with their connecting line to a common supply line to Expansion tank are connected.

Zum Ausgleich 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.To compensate for the temperature fluctuations in the transformer conditional volume change of a liquid insulating medium expansion vessels are provided on the transformers. Through these expansion vessels, the level of the liquid level mirror of the one filled in the transformer tank liquid medium determined. An intrusion of this medium if the bursting membrane leaks into the others Pressure relief chambers or in the expansion tank prevent themselves from the fact that the connection points of the Connection lines to the common supply line on one Level arranged above that of the liquid Medium in the expansion tank achievable highest level lies.

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.Due to temperature fluctuations in the transformer conditional volume changes in the pressure relief chambers contained gas are in the expansion tank via a provided membrane part balanced. Because this membrane part on one side with the atmospheric pressure is in the pressure relief chambers regardless of the respective transformer temperature always atmospheres print.

Um bei ölgefüllten Transformatoren im Störungsfall eine Entzündung des an den Berstmembranen ausströmenden Öles zu verhindern, werden die Druckentlastungskammern zweckmäßiger weise mit Stickstoff gefüllt.In the event of a malfunction in oil-filled transformers Ignition of the oil flowing out of the bursting membranes prevent, the pressure relief chambers are more appropriate filled with nitrogen.

Anhand eines in der Zeichnung in einem Teilschnitt schema tisch dargestellten Transformators wird die Erfindung nach folgend näher beschrieben.Using a schematic in the drawing in a partial section table transformer is the invention according to described in more detail below.

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 Transformatorskessel 2 eingefüllten Öles 7. 1 with a transformer is designated, in the boiler 2, the transformer core 3 provided with the transformer core 4 is arranged. On the transformer tank 2 from an expansion vessel 5 is attached, which is connected via a tube 6 to the interior of the transformer tank 2 . The expansion tank 5 serves to equalize the volume of the oil 7 filled in the transformer tank 2 .

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 gemeinsame, 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.At several points of the transformer tank 2 , bursting membranes 8 are attached in its walls, which are tightly enclosed by pressure relief chambers 9 . The pressure relief chambers 9 are connected via connecting lines 10 to a common lead to an expansion tank, supply line 12 , the connection points of the connecting lines 10 to the supply line 12 being arranged in height above the highest level of the oil level 13 occurring in the expansion vessel 5 .

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.If an arc 17 occurs in the interior of the transformer tank, for example, oil 7 gasified by the arc 17 causes an increase in pressure inside the transformer boiler 2 . As soon as a certain overpressure is reached, the bursting membranes 8 tear open. The bursting membranes 8 are dimensioned so that they tear open before a harmful overpressure is reached in the transformer tank 2 . After the bursting of the bursting membranes 8 , oil 7 and also the resulting gas can flow into the pressure relief chambers 9 , whereby pressure relief for the transformer tank 2 is achieved.

Durch den Stickstoff in den Druckentlastungskammern 9 wird eine Entzündung des Öles 7 verhindert.Ignition of the oil 7 is prevented by the nitrogen in the pressure relief chambers 9 .

Die Druckentlastungskammern 9 sind sowohl hinsichtlich ihres Volumens als auch ihrer Festigkeit so dimensioniert, daß der in einem Störungsfalle auftretende Überdruck beherrscht wird.The pressure relief chambers 9 are dimensioned both in terms of their volume and their strength so that the excess pressure occurring in the event of a malfunction is controlled.

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.A of the respective operating temperature of the transfor mators 1 and the ambient temperature independent response of the bursting membranes ensure 8, is tube in the equalization 11 a composed of an elastic material, the body as a hollow formed membrane part 14 is introduced, the cavity of which one over a free at its end with Air dryer 15 provided connecting line 16 communicates with the atmosphere. This ensures that, regardless of the operating temperature of the transformer 1 and the ambient temperature in the pressure relief chambers 9, there is always atmospheric pressure, so that there are always the same response conditions for the bursting membranes 8 . In the illustrated embodiment, the membrane part 14 is designed as a hollow body.

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.Since the pressure in the transformer 1 by the oil column 13 is always higher than the pressure corresponding to the atmospheric pressure in the pressure relief chambers, in the event of leakage of one of the bursting membranes 8 during operation it is ensured that no gas flows from the pressure relief chambers 9 into the interior of the transformer can.

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.Likewise, the connection points 10 with the supply line 12 , which are higher than the highest oil level 13, ensure that in the event of a leakage of a bursting membrane 8 during operation, only the respective pressure relief chamber 9 and its connecting line 10 according to the principle of communicating tubes full of oil ( 7 ) is running.

Die Erfindung kann auch bei Transformatoren, die statt mit einem flüssigen Isoliermedium mit einem gasförmigen Isolier medium (SF₆) gefüllt sind, angewendet werden.The invention can also be used with transformers instead a liquid insulation medium with a gaseous insulation medium (SF₆) are used.

Claims

1. transformer, the boiler ( 2 ) filled with an electrically insulating medium ( 7 ) and at least one of its walls at least one bursting membrane ( 8 ) is arranged, the bursting membrane ( 8 ) from a gas-filled pressure relief chamber ( 9 ) tight is surrounded, which is connected via a connecting line ( 10 ) to a space area of a compensating vessel ( 11 ) which is closed off from the ambient atmosphere by a membrane part ( 14 ), atmospheric pressure prevailing in the space area and a cavity on the membrane part ( 14 ) facing the ambient atmosphere is connected to the ambient atmosphere via an air dryer ( 15 ).

2. Transformer according to claim 1, wherein at several points on the walls of the boiler ( 2 ) bursting membranes ( 8 ) with pressure relief chambers ( 9 ) are arranged.

3. Transformer according to claim 2, wherein the Druckentla stungskammern ( 9 ) with their respective connecting lines ( 10 ) to a common supply line ( 12 ) to the expansion tank ( 11 ) are connected.

4. Transformer according to claim 3, wherein the boiler contains the medium ( 7 ) in liquid form and therefor an expansion vessel ( 5 ), the connection points at the connecting lines ( 10 ) to the common supply line ( 12 ) being arranged at one level are, which is above the highest level of the liquid medium ( 7 ) in the expansion tank ( 5 ) achievable.

5. Transformer according to one of the preceding claims, in which oil is provided as the insulating medium and the pressure relief chambers ( 9 ) are filled with nitrogen.