DE2603772C2 - Anordnung zum Erfassen der Temperatur in der Wicklung eines Hochspannungstransformators - Google Patents

Description

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matorwicklung nicht mehr möglich. Außerdem ist die flüssigkeit auf. Diese Durchbrüche können auch dall Anordnung und Handhabung von mit Flüssigkeiten ge- durch in einfacher Weise hergestellt werden, daß die % füllten Rohren als Meßfühler umständlich und in der in Abdeckung selbst aus einer Reihe von im Abstand zuder Veröffentlichung beschriebenen Weise schlecht oh- einander angeordneten Abschnitten besteht, so daß das ne größere Montagearbeiten auszutauschen. 5 Kühlmittel durch diese Reihe von parallelen, spaltarti-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gen Durchbrüchen direkt zum Fühlerstab gelangen Anordung der eingangs genannten Art so zu verbessern, kann.

daß ohne die Gefahr eines Spannungsüberschlages und Das schnelle Ansprechen der erfindungsgemäßen Anbei gutem Wärmekontakt zwischen Wicklung und Tem- Ordnung wird durch ein intensives Umspülen des Fühperaturmeßfühler eine einfachere und gegen Leckage- io lerstabes durch das als Kühlmittel wirkende Transforfehler sichere Meßeinrichtung geschaffen wird. matorfüeßmittel auch dadurch gewährleistet, daß bei

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der daß der Temperatunraeßfühler aus einem schmalen, Körper des Temperaturmeßfühlers in seiner Unterseite länglichen Körper aus dielektrischem Material besteht, bis zur Längsbohrung sich erstreckende runde Durchder in einen zwei benachbarte Windungen der Wicklung 15 brüche und vorzugsweise ein Teil des freien Endes des trennenden Raum derart eingepaßt ist daO ein inniger Fühlerstabes einen kleineren Durchmesser als der übri-Wärmekontakt mit diesen beiden Windungen entsteht ge Teil des Fühlerstabes aufweist und eine Längsbohrung aufweist in der sich ein Fühler- Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der stab aus dielektrischem Material in Längsrichtung er- folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeistreckt, der an einem Ende fest mit dem Körper verbun- 20 spiele im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt den ist und dessen anderes Ende in der Längsbohrung in F i g. 1 einen flüssigkeitsgekühlt? -. Hochspannungs-Längsrichtung frei beweglich ist wobei die Länge des transformatoren dessen Wicklung e."i Temperaturmeß-Fühlerstabes sich linear mit der an den beidiu Windun- fühler eingefügt und über einen Wandler an eine Anzeigen herrschenden Temperatur ändert und die freien geeinrichtung angeschlossen ist,

Stirnflächen der Lichtleitfaserbündel auf den Abschnitt 25 F i g. 2 ein elektrisches Schaltdiagramm fur den

ausgerichtet sind, in dem sich bei den zu erfassenden Wandler und die Anzeigeeinrichtung,

Temperaturschwankungen das freie Ende des Fühler- F i g. 3 eine Ansicht des Temperaturmeßfühlers, Stabes bewegt F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in F i g. 3, Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins- F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in F i g. 3,

besondere darin, daß durch die Verwendung der dielek- 30 F i g. 6 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform

trischen, festen Körper der Temperaturmeßfühler ohne des Temperaturmeßfühlers,

Gefahr von elektrischen Oberschlägen zwischen die F i g. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in F i g. 6, Windungen eingebracht werden kann, Temperaturän- F i g. 8 eine Seitenansicht des Temperaturmeßfühlers

derungen schnell erfaßt werden und eine Leckage einer nach F i g. 6.

Sonderflüssigkeit ausgeschaltet ist 35 Ein elektrischer Hochspannungstransformator 10 mit

Zwar ist es bekannt daß sich nicht nur Flüssigkeiten Flüssigkeitskühlung besteht aus einem Gehäuse 11 mit sondern auch Festkörper bei zunehmender Temperatur Kühlflüssigkeit, in der sich die Transformatorwicklung ausdehnen, es gibt aber in der Praxis keine Thermome- 12 befindet. Ein Temperaturmeßfühler 13 ist in einen ter, die auf den: Meßprinzip der linearen Ausdehnung zwischen zwei benachbarten Windungen 16 der Wickeines Festkörpers beruhen. Der Fachmann erkennt so- 40 lung 12 befindlichen Raum 15 eingepaßt gleich den Orund hierfür. Für genaue Temperaturmes- Der Temperaturmeßfühler 13 nach den F i g. 3 bis 5 sungen muß der Skalenwert im Bereich der bewegbaren west eine flache Schlüsselform mit einem Körper 18 Marke groß genug sein, weshalb bei dem üblichen Ther- auf, der einen Fühlerstab 19 enthäit Am rückwärtigen momeiern eine Flüssigkeit verwendet wird, die in eine Teil des Körpers 18 befindet sich ein Kopf 21, in dem Kapillare geführt wird. Der Unterschied besteht näm- 45 Anschlußenden eines Paares von Lichtleitfaserbündeln lieh darin, daß sich Flüssigkeiten im Volumen ausdehnen 22,23 so angeordnet sind, daß ihre Stirnflächen 22a, 23a und selbst längliche Festkörper eine im allgemeinen in einem Abstand voneinander gegenüberliegen. Der kleinere Längenausdehnung haben. Fühlerstab 19 ist so angebracht, daß er sich in Abhän-

Auch die lineare Ausdehnung eines Metalles ist im gigkeit von der Temperatur ausdehnen bzw. zusammenallgemeinen klein; im Falle des Bimetallfühlers wird 50 ziehen kann, wobei sein freies Ende 36 sich zwischen aber die Krümmung dieses Fühlers mit dem Spiegel den Stirnflächen 22a, 23a der Lichtleitfaserbündel 22,23 ausgenutzt mit dessen Hilfe ein V/inkelmaß deutlich bewegt und so den Lichtstrom von der Lichtquelle 20 sichtbar gemacht werden kann. über das Lichtleitfaserbündel 22 und dessen Stirnfläche

Erfindungsgemäß wurden diese allgemein bekannten 22a, ".bor die Stirnfläche 23a und das zugehörige Licht-Bedenken des Durchschnittsfachmannes überwunden 55 leitfaserbündel 23 zu einer lichtempfindlichen elektri- und eine Anordnung unter Verwendung von festen Kör- sehen Schaltung 35, die in einem Wandler ?4 untergepern geschaffen, die den bekannten Temperaturmeß- bracht ist, in Abhängigkeit von der Temperatur veränfühlern der vorstehend beschriebenen Art in überra- dert. sehender Weise überlegen ist. Der Wandler 24, der auf dem Gehäuse 11 des Trans-

Um die Wärmeübertragung von der Wicklung zu 60 formators 10 angeoracht ist, spricht auf Veränderungen

dem festen Körper des Temperaturmeßfühlers weiter des Lichtsti omes an, um ein entsprechendes elektrisches

zu verbessern, besteht dieser erfindungsgemäß aus Ke- Signal an eine Anzeigevorrichtung 26 zu üb?rtfagen, an

ramikmaterial, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. der dann die Temperatur abzulesen ist, die aber auch

Zur besseren Übertragung der Wärme von dem Kör- einen Alarm oder eine Abschaltung des Transformators

per des Temperaturmeßfühlers zu dem Fühlerstab weist 65 automatisch auslösen kann.

der Körper des Teirperaturmeßfühlers in einer Abdek- Alle Teile des Temperaturmeßfühlers 13 sind aus di-

kung an der Oberseite bis zur Längsbohrung sich er- elektrischem Material hergestellt, um jegliche Beein-

streckende Durchbrüche für den Durchgang der Kühl- trächtigung des elektrischen Stromflusses durch die

Wicklung 12 und die daraus folgende Verminderung der Transformatorleistung zu vermeiden, die sonst auftreten würden, wenn die Bestandteile irgendwelche metallischen Elemente enthielten.

Der Körper 18 des Temperaturmeßfühlers 13 ist aus keramischem Material hergestellt, wodurch er auch einer hohen Temperatur widersteht, die sich in dem Transformator 10 entwickeln kann. Er hat obere und untere parallele ebene Oberflächen 27, 28. Die Dicke des Körpers 18 entspricht im wesentlichen der Höhe des Raumes 15 zwischen den Windungen 16 der Wicklung 12, so daß er in dem Raum 15 gemäß F i g. 1 mit enger Passung eingeschoben werden kann.

In der oberen Fläche 27 des Körpers 18 ist eine Längsbohrung 29 vorgesehen, die in der Nähe seines vorderen Endes beginnt und sich in Längsrichtung bis etwa in die Mitte des Kopfteiles 21 erstreckt

Der Fühlerstab 19 ist eine Nylon-Kunststoffstange, die !Π den Sch!·'?? gleitend eingefügt ist Das vordere Ende der Stange ist mit einem dielektrischen Zement, der ein Querloch 30 ausfüllt, an dem Körper 18 befestigt Das gegenüberliegende Ende 36 ist frei in Längsrichtung beweglich.

Um eine Verbiegung oder Querbewegung des Fühlerstabes 19 zu begrenzen, wird dieser durch die Seiten der Längsbohrung 29 und durch eine Abdeckung 31 geführt, die von einer in der oberen Fläche 27 des Körpers 18 vorgesehenen, in F i g. 5 gezeigten Ausnehmung aufgenommen und mit einem dielektrischen Zement 32 befestigt ist und mit ihrer Oberseite in gleicher Höhe wie die obere Fläche 27 des Körpers 18 liegt

Die Abdeckung weist eine Reihe von Abschnitten 33 auf, die durch bis zur Längsbohrung 29 sich erstreckende Durchbrüche 34 voneinander getrennt sind, durch die das Kflhlmittel hindurchfließen und mit dem Fühlerstab 19 in Berührung kommen kann. Ein kleiner Teil 35 der Längsbohrung 29 ist nicht abgedeckt, um einen besseren Zutritt des Kühlmittels zum freien Ende 36 des Fühlerstabes 19 zu ermöglichen. Ein Teil des Fühlerstabes am freien Ende 36 hat außerdem einen kleineren Durchmesser als sein übriger Teil, um eine bessere Zirkulation des Kühlmittels zu erreichen. Eine Reihe von Querlöchern 37 in der unteren Seite 28 des Körpers 18 dient zum direkten Freilegen des Fühlerstabes 19 zur besseren Durchflutung mit dem Kühlmittel. Durch alle diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß der gesamte Fühlerstab 19 zu jeder Zeit von dem Kühlmittel umspült wird, um eine gute Wärmeübertragung von der Wicklung 12 auf den Fühlerstab 19 zu erreichen.

In der oberen Fläche 27 des Kopfteiles 21 befindet sich ein Paar gegenüberliegender gekrümmter Nuten 38, die sich an einem Ende in einen Einschnitt 41 am Kopfteil 21 hinein öffnen und am anderen Ende rechtwinklig zur Achse der Längsbohrung 29 enden, und zwar unmittelbar im Bewegungsbereich des freien Endes 36 des Fühlerstabes 19. In diese Nuten 38 sind die beiden Lichtleitfaserbündel 22,23 einzementiert wobei deren Stirnflächen 22a, 23a sich über die Längsbohrung 29 hinweg direkt gegenüberliegen.

Die anderen Enden der Lichtleitfaserbündel 22, 23 gehen durch das Gehäuse 11 des Transformators 10 hindurch und enden in dem Gehäuse des Wandlers 24, wo sie durch Oberwurf muttern 42 gesichert sind. In dem Wandler 24 sind die Lichtquelle 20 und die lichtempfindliche Schaltung 39 untergebracht die ein elektrisches Signal entsprechend dem Wert der gemessenen Temperatur an die Anzeigevorrichtung 26 weitergibt

Der Fühlerstab 19 spricht auf Temperaturänderun

gen an, die sich in der Wicklung 12 des Transformators 10 ergeben, wobei das freie Ende 36 des Fühlerstabes 19 in den von der Stirnfläche 22a des Lichtleitfaserbündels 22 zu der Stirnfläche 23a des anderen Lichtleitfaserbündels 23 verlaufenden Lichtstrom mehr oder weniger eintaucht und diesen verändert, wodurch die Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 26 sich entsprechend ändert. Bei richtiger Eichung kann auf diese Weise die in der Wicklung 12 des Transformators 10 herrschende Temperatur abgelesen werden.

Die in den F i g. 6 bis 8 dargestellte Ausführungsform beschreibt einen Temperaturmeßfühler 13a mit einem Körper mit einem Paar passender keramischer Flächen 50, 51 mit länglichem, rechteckigem Aufbau, die mit einem Zement 52 miteinander befestigt sind, der eine gemeinsame um die gegenüberliegenden Kanten der Wandflächen 50, 51 herum gebildete Nut ausfüllt. Die Anschlußteile der Lichtleitfaserbündel 22, 23 sind zwischen den Wandflächen 50.51 befestigt wobei ihre entsprechenden Stirnflächen 22a, 23a sich in geeignetem Abstand im Bewegungsbereich des freien Endes 36 des Fühlerstabes 19 gegenüberstehen. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform entspricht derjenigen, wie sie für die Ausführungsform nach den F i g. 3 bis 5 beschrieben worden ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 te optische Umlenkelemente, zum Beispiel Prismen, Patentansprüche: im Bewegungsabschnitt des freien Endes (36) des Fühlerstabes (19) angeordnet sind.

1. Anordnung zum Erfassen der Temperatur in der

Wicklung (12) eines flüssigkeitsgekühlten, in einem 5

Gehäuse (11) befindlichen Hochspannungstransformators mit einem Temperaturmeßfühler (13), der in

innigem Wärmekontakt mit einem Teil der Wick- Die ErOndung betrifft eine Anordung zum Erfassen lung (12) steht und abhängig von der Temperatur der Temperatur in der Wicklung eines flüssi^kcitsgeseine geometrische Form ändert und eine Faserop- 10 kühlten, in einem Gehäuse befindlichen Hochspantik aufweist, die aus zwei Lichtleitfaserbündeln (22, nungstransformators mit einem Temperaturmeßfühler, 23) besteht von denen das eine (22) mit einer außer- der in innigem Wärmekontakt mit einem Teil der Wickhalb des Gehäuses (11) angeordneten Lichtquelle lung steht und abhängig von der Temperatur seine geo- und das andere (23) mit einem ebenfalls außerhalb metrische Form ändert und eine Faseroptik aufweist, des Gehäuses (11) angeordneten lichtelektrischen 15 die aus zwei Lichtleitfaserbündeln besteht, von denen Empfänger verbunden ist, dessen Ausgangssignal das eine mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneein Maß für die Temperatur darstellt, und deren freie ten Lichtquelle und das andere mit einem ebenfalls au-Stirnflächen (22a, 23a,/ derart dem Temperaturmeß- ßerhalb des Gehäuses angeordneten lichtelektrischen fühler (13) zugeordnet sind, daß der Lichtstroru zwi- Empfänger verbunden ist, dessen Ausgangssignal ein sehen deft oeiden freien Stirnflächen (22a, 23a,) ab- 20 Maß für die Temperatur darstellt, und deren freie Stirnhängig von der geometrischen Form des Tempera- flächen derart dem Temperaturmeßfühler zugeordnet turmeßfühlers(13)beeinflußbaristdadurchge- sind, daß der Lichtstrom zwischen den beiden freien kennzeichnet, daß der Temperaturmeßfühler Stirnflächen abhängig von der geometrischen Form des (13) aus einem schmalen, länglichen Körper (18) aus Temperaturmeßfühlers beeinflußbar ist
dielektrischem Material besteht, der in einen zwei 25 Eine derartige Anordnung dient dazu, die Oberhitbenachbarte Windungen (16) der Wicklung (12) tren- zung oder Zerstörung eines teuren Hochspannungsnenden Raum (15) derart eingepaßt ist, daß ein inni- transformator zu verhindern, indem rechtzeitig eine ger Wärmekontakt mit diesen beiden Windungen über ein bestimmtes Maß hinaus ansteigende Tempera-(16) entsteht und eine Längsbohrung (29) aufweist tür angezeigt wird bzw. einen Alarm auslöst um die in der sich ein Fühlerstab (19) aus dielektrischem 30 Stromzufuhr zu dem Transformator von Hand oder Material ir Längsrichtung erstreckt der an einem selbsttätig abschalten zu können.
Ende fest mit dem Körper /18) verbunden ist und Aus der DE-OS 2033 169 ist bereits eine Anordnung dessen anderes Ende (36) in der Längsbohrung (29) mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt Bei in Längsrichtung frei beweglich ist wobei die Länge dieser Anordnung besteht der Temperaturmeßfühler des Fühlerstabes (19) sich mu der an den beiden 35 aus einem Bimetallelement das einen unmittelbaren Windungen (!6) herrschenden Temperatur ändert Wärmekontakt mit einem blanken Leiter der Hoch- und die freien Stirnflächen (22a, 23a) der Lichtleitfa- Spannungswicklung hat und an seinem freien Ende einen serbündel (22, 23) auf den Abschnitt ausgerichtet kleinen Spiegel trägt dem die Stirnseiten der beiden sind, in dem sich bei den zu erfassenden Temperatur- Lichtleitfaserbündel so zugeordiv t sind, daß das vom Schwankungen das freie Ende (36) des Fühlerstabes 40 Lichtsender auf den Spiegel gebrachte Licht in Abhän-(19) bewegt gigkeit von der Spiegelstellung mehr oder weniger ab-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gelenkt wird, so daß dem Lichtempfänger nur der Spiezeichnet daß der Körper (18) des Temperaturmeß- gelstellung entsprechende Lichtanteile zugeleitet werfühlers (13) aus Keramikmaterial besteht den.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 45 Der unmittelbare Wärmekontakt des Bimetallelegekennzeichnet, daß der Körper (18) des Tempera- mentes mit dem blanken Leiter der Hochspannungsturmeßfühlers (13) in einer Abdeckung (31) an der wicklung bewirkt zwar eine schnelle Übertragung einer Oberseite (27) bis zur Längsbohrung (29) sich er- etwaigen Temperaturerhöhung auf den Temperaturstreckende radiale Durchbrüche (34) aufweist. meßfühler, die Verwendung eines metallischen Eiemen-

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 50 tes bringt jedoch die große Gefahr mit sich, daß infolge dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (18) des des verringerten Abstandes zur nächsten Windung eine Temperaturmeßfühlers (13) in seiner Unterseite (28) örtliche Feldstärkeerhöhung entsteht die leicht zu eibis zur Längsbohrung (29) sich erstreckende runde nem Spannungsüberschlag und damit zur Zerstörung Durchbrüche (37) aufweist. des Transformators führen kann.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 55 Aus der DE-OS 22 34 648 ist ferner eine Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des freien En- zur Bestimmung der höchsten öltemperatur in Transdes (36) des Fühlerstabes (19) einen kleineren Durch- formatoren bekannt. Als Sonde wird dort ein Fühlglied messer als der übrige Teil des Fühlerstabes (19) auf- in Form eines Rohres verwendet, das eine Flüssigkeit weist. enthält. Damit bei auftretenden Leckagen im Meßsy-

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, eo stern nicht Transformatorfehler oder Mängel an der Isodadurch gekennzeichnet, daß die freien Stirnflächen lationsfestigkeit auftreten, insbesondere wenn die Flüs-(22a, 23a) der Lichtleitfaserbündel (22, 23) parallel sigkeit einen niedrigeren Siedepunkt als die öltemperazur Längsachse des Fühlerstabes (19) verlaufen. tür hat, wird dort vorzugsweise Transformatoröl als

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Flüssigkeit verwendet, dessen Siedepunkt höher ist als dadurch gekennzeichnet, daß die freien Stirnflächen 65 die höchste vorkommende öltemperatur. Das Auftreten (22a, 23a) der Lichtleitfaserbündel (22,23) senkrecht eines Lecks im Fühlglied wird nämlich nicht ausgezur Längsachse des Fühlerstabes (19) verlaufen und schlossen. Beim Auftreten des kleinsten Lecks im Fühlzusätzlich auf die Stirnflächen (22a, 23a^ausgerichte- glied ist aber die Temperaturmessung in der Transfor-