Verfahren zur Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre in das Ausdehnungsgefäß von mit Isolierflüssigkeit gefüllten Hochspannungsanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre in das Ausdehnungsgefäß von mit Isolierflüssigkeit gefüllten Hochspannungsanlagen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, deren Gestaltung sich bei der Neuinbetriebnahme von Transformatoren von der bei Transformatoren mit schon eingesetzter thermischer Alterung unterscheidet.

[Stand der Technik]

[0002] Hochspannungsanlagen, z.B. Transformatoren, werden zur Kühlung mit Isolierflüssigkeiten, z.B. Mineralöl, gefüllt. Belastungsänderungen sowie Schwankungen der Kühlanlagenleistungen und auch der Außentemperaturen führen zu deutlichen Temperaturänderungen und damit Volumenänderungen der Ölfüllung. Letztere werden durch Ausdehnungsgefäße oberhalb des Transformatortanks aufgenommen. In Ihnen besteht ein Direktkontakt des Ölspiegels mit der atmosphärischen Luft. Der Druckausgleich zur Atmosphäre erfolgt über eine Rohrleitung, die an ihrem Ende mit einem Luftentfeuchter und einer Ölglocke verschlossen ist. Zusätzlich tritt eine Luftzuführung aus der Atmosphäre auf, wenn mit einsetzender thermischer Alterung Sauerstoff im Aktivteil des Transformators verbraucht wird sowie bei entgasten Isolierflüssigkeiten während der Rücksättigung (Neuinbetriebnahmen, Reparaturen). Obwohl dieses klassische Abschlusssystem zur Atmosphäre sich in Europa bewährt hat, führen Entwicklungen davon weg und hin zu Abschlusssystemen mit Luftabschluss - hauptsächlich um den Sauerstoff auszuschließen, aber auch um den Aufwand der Luftentfeuchtung zu umgehen. Beim Sauerstoff wird ein direkter Zusammenhang zur Lebensdauer des Isolationssystems gesehen. Kriterien dafür fehlen ebenso wie zuverlässige Analysenverfahren zu deren Überwachung.

[0003] Die bekannten technischen Lösungen ersetzen den direkten Luftkontakt durch trennende Membranen oder schließen in dem Ausdehnungsgefäß Stickstoff oder Vakuum ein. Diese Lösungen haben folgende Nachteile:

• hohe Kosten, insbesondere bei Nachrüstungen;
• Nachrüstung bei abgeschaltetem Zustand;
• fehlende Kriterien zur Wirksamkeit;
• die beabsichtigte Totalentfernung des Sauerstoffs ist durch technische Grenzen nicht umsetzbar.

[0004] Da die komplexe Rolle des Sauerstoffs noch unzureichend aufgeklärt ist, gilt bisher nur die Forderung nach Absenkung als gesichert.

[0005] Bekannt sind Techniken, die im Öl selbst eine Separierung des Aktivteils vornehmen. So wird in DE 102005054812 A1 ein zum Kessel parallel liegender rohrförmig ausgebildeter Hohlkörper, der hydraulisch mit dem Kessel verbunden ist, offenbart. Darin wird ein schwimmend angeordneter Abdichtkolben, der einseitig mit Isolierflüssigkeit von einer definierten elektrischen Festigkeit der Isolierölfüllung im Kessel und andererseits mit einem unter atmosphärischem Druck stehenden Isolieröl mit einer beliebigen elektrischer Festigkeit beaufschlagt ist, geführt, wobei das als Sperrflüssigkeit dienende Isolieröl sich in einem oberhalb des Hohlkörpers angeordneten Ausgleichsbehälter befindet.

[0006] DE 10035947 B4 offenbart eine Vorrichtung zur Verringerung der Verunreinigung von Flüssigkeiten durch Luftgemisch und Wasser. Diese Vorrichtung besteht aus dem Hauptbehälter in dem sich die Wärmequelle befindet, die in ihrem unteren Bereich mit einem Rohr mit dem Dilatationsbehälter verbunden ist; das frei in die umgebende Atmosphäre mündet. Zwischen der reinen und warmen Flüssigkeit bildet sich eine stabile Schicht der Wärmestratifikation aus, die spontan unter der Wärmequelle an der Grenzschicht zur darunter befindlichen kalten potentiell verunreinigten Flüssigkeit, die sich im unteren Bereich des Hauptbehälters, dem Verbindungsrohr und Dilatationsbehälter befindet, entsteht.

[0007] Die oben genannten Nachteile treffen auch auf diese Techniken zu.

[0008] Ziel der eigenen Erfindung ist es, das Ausdehnungsgefäß insbesondere mit direktem Luftkontakt zu ertüchtigen, um eine nachhaltige Absenkung des Sauerstoffgehaltes zu erhalten und den Feuchteeintrag aus der Atmosphäre zu senken.

[Aufgabe der Erfindung]

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit dem Ausdehnungsgefäß der Hochspannungsanlage verbundenen, nicht absperrbaren Luftpufferraum zu schaffen, der in vorgegebenen Grenzen den durch den Gashaushalt des Isolierflüssigkeitssystems verursachten Lufteintrag aus der Atmosphäre einschränkt und auszunutzen, dass mit einsetzender thermischer Alterung des Isolationssystems gleichzeitig in der Flüssigkeit gelöster Sauerstoff verbraucht wird, um so eine Absenkung des Sauerstoffgehaltes der Luft im Ausdehnungsgefäß zu bekommen und damit durch ständige Rückkopplung den Sauerstoffverbrauch abzusenken sowie den Feuchteeintrag zu senken.

[0010] Zur Lösung der Aufgabe werden folgende Erkenntnisse über Ausdehnungsgefäße insbesondere mit direktem Luftkontakt herangezogen:

• nach Neuinbetriebnahme von Transformatoren erreicht das Kesselöl in einer Zeitspanne von 6 Wochen bis zu 18 Monaten die Luftsättigung (NIS-Kriterium).
• eine Sättigungskonzentration für Luftsauerstoff von ca. 32000 ppm bleibt viele Jahre erhalten, solange, bis der thermische Abbau des Isolationssystems einsetzt und Oxidationsreaktionen ablaufen;
• die Absenkung der Sauerstoffkonzentration im Öl hat keinen Einfluss auf den Sauerstoffgehalt im Luftraum des Ausdehnungsgefäßes (nur bei thermischen Anomalien festgestellt), da eine schnelle Nachlieferung aus der Atmosphäre erfolgt.

[0011] Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen dargestellten Merkmale gelöst. Dabei ist die Grundidee, einen externen Atmungspuffer wählbar in Kombination mit dem Einsatz eines Inertgases zu nutzen.

[0012] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass

• bis zu einem vorgegebenen Überdruck zum Atmosphärendruck Gas aus dem Ausdehnungsgefäß in einen externen Pufferraum übernommen wird,
• bis zu einem vorgegebenen Unterdruck zum Atmosphärendruck Gas aus einem externen Pufferraum in das Ausdehnungsgefäß übernommen wird,
• wobei das Puffervolumen von einer unteren und einer oberen Arbeitstemperatur (T_u, T_o) der Isolierflüssigkeit in der Hochspannungsanlage mitbestimmt wird.

[0013] Bei Überschreitung des Überdrucks zum Atmosphärendruck wird erfindungsgemäß Gas aus dem Pufferraum über eine Rohröffnung im Mantel eines inneren, kleineren Tanks abgegeben, und bei

[0014] Unterschreitung des Unterdrucks zum Atmosphärendruck wird Luft aus der Atmosphäre über ein Ausgleichsrohr und die Rohröffnung im Mantel des inneren, kleineren Tanks in den Pufferraum übernommen.

[0015] In einer Ausführungsform wird zur schnelleren und stärkeren Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre bei Unterschreitung des Überdrucks zum Atmosphärendruck ein Inertgas in den Pufferraum zugeführt.

[0016] In einer weiteren Ausführungsform kann die Stabilität des Gashaushaltes dadurch verbessert werden, dass im Pufferraum für den Absolutdruck eine Ober- und Untergrenze festgelegt sind, außerhalb derer ein Druckausgleich mit der Atmosphäre stattfindet.

[0017] Ein besonderer Vorteil entsteht, wenn unmittelbar mit der Verfahrensanwendung das Ausdehnungsgefäß und der Pufferraum mit einem Inertgas gespült werden. Als Inertgas wird Stickstoff verwendet.

[0018] Durch eine Reduzierung des Füllvolumens an Isolierflüssigkeit in den Tanks wird die Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre verringert. Andererseits wird durch den Anschluss von mehreren Tanks über eine Sammelleitung an den

[0019] Luftentfeuchter des Ausdehnungsgefäßes die Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre in das Ausdehnungsgefäß vergrößert. Das gleiche kann erreicht werden, wenn der Pufferraum eines Tanks mit einem luftundurchlässigen Puffersack vergrößert wird.

[0020] Um die Wirksamkeit der Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre in das Ausdehnungsgefäß nachzuweisen, wird der absolute Sauerstoffgehalt im Ausdehnungsgefäß gemessen.

[0021] Das Verfahren kann sowohl bei Ausdehnungsgefäßen mit Direktkontakt zwischen Isolierflüssigkeit und Gasraum als auch bei Ausdehnungsgefäßen mit trennender Membran angewendet werden.

[0022] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Anspruch 8 definiert. Am äußeren Tank ist vorzugsweise im oberen Bereich des Mantels ein Einweghahn angeordnet. Am Mantel des äußeren Tanks kann ebenso ein Schwimmerschalter angeordnet sein, der über ein Ventil mit einem Druckbehälter eines Inertgases verbunden ist.

[0023] Die Abmessung beider Tanks sowie das Füllvolumen der Isolierflüssigkeit sind von den ausgewählten Arbeitstemperaturen, den vorgegebenen Drücken und den Isolierflüssigkeitseigenschaften abgeleitet.

[0024] Zur Vergrößerung des Arbeitsvolumens von Pufferraum und Kompensationsraum sind mehrere Vorrichtungen über eine Sammelleitung mit dem Luftentfeuchter des Ausdehnungsgefäßes zusammengeschaltet. Zur Vergrößerung des Pufferraumes kann dieser mit einem volumenveränderlichen Puffersack verbunden sein. In der Sammelleitung kann ein Drucksensor in Verbindung mit einem frei zur Atmosphäre öffnenden Ventil eingebracht sein.

[0025] Als eine mögliche Ausgestaltung können der äußere und der innere Tank kubisch oder quaderförmig sein.

[0026] In einer weiteren Ausgestaltung besitzt der innere Tank einen Boden und ist neben dem äußeren Tank in der Art angeordnet, dass eine Wand gemeinsam genutzt wird, in deren unteren Bereich eine Rohrverbindung in vorgegebener Höhe angeordnet ist.

[0027] Gegen äußere Witterungsverhältnisse ist ein Schutz vor Sonneneinstrahlung und gegen extreme Minustemperaturen eine Beheizung vorgesehen.

[0028] Die gesamte Vorrichtung ist nicht absperrbar.

[0029] Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bringen folgende Vorteile:

• der Abbau des Isolationssystems durch die Beschleuniger Feuchte und Sauerstoff kann eingeschränkt und die Lebensdauer der Hochspannungsanlage verlängert werden;
• der in der Flüssigkeit gelöste Sauerstoff gelangt durch Konvektion in die Hochspannungsanlage und wird mit einsetzender thermischer Alterung des Isolationssystems verbraucht, ohne dass von außen neuer Sauerstoff zugeführt wird;
• aus der Routineüberwachung heraus kann der Zeitpunkt der Installation der Vorrichtung ermittelt werden; der spätestens mit dem Beginn der thermischen Alterung des Isolationssystems beginnen sollte;
• die Anschaffung und Installation sind preisgünstig, es ist keine Betriebsunterbrechung erforderlich für die Installation;
• die Wirksamkeit der Sauerstoffabsenkung kann durch Analysen im Gas des Ausdehnungsgefäßes verfolgt werden;
• über den Füllstand der Isolierflüssigkeit in der Vorrichtung kann die Wirksamkeit der Sauerstoffabsenkung verändert werden;
• die Zusammenschaltung mehrerer Vorrichtungen und/oder die Kopplung einer Vorrichtung mit einem Puffersack gestattet die Anpassung an die Größe des Ausdehnungsgefäßes sowie die Wirksamkeit der Sauerstoffabsenkung;
• der Einsatz der Vorrichtung ist wartungsfrei und entlastet auch die Arbeitsweise des Luftentfeuchters am Ausdehnungsgefäß;
• die Dosierung eines Inertgases bei Unterschreitung des Unterdrucks zum Atmosphärendruck ermöglicht eine schnellere und stärkere Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre;
• das offene Abschlusssystem des Transformators wird in ein quasi geschlossenes überführt, wobei im Ausdehnungsgefäß ein näherungsweises Online-Gleichgewichtsgas entsteht, was für die analytische Überwachung sehr interessant ist.

[Beispiele]

[0030] Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen erläutert. Hierzu zeigen

Figur 1

die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an ein Ausdehnungsgefäß angeschlossen,

Figur 2

eine Ausführungsform mit zusätzlichen Schwimmkörpern sowie den Stutzen für einen Puffersack und

Figur 3

die schematische Darstellung mehrere über- und nebeneinander gestapelter Vorrichtungen.

[0031] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Ausdehnungsgefäß eines Transformators, welche nicht absperrbar angeschlossen ist. Die Vorrichtung besteht aus einem äußeren geschlossenen, zylindrischen Tank 1, in dessen Deckel 2 zentrisch ein zweiter, kleinerer zylindrischer Tank 3 eingesetzt ist. Die Tanks 1 und 3 können ebenso gut kubisch oder quaderförmig sein. Der innere Tank 3 besitzt keinen Boden, ist zum Boden des äußeren Tanks 1 beabstandet und hat im unteren Teil des Mantels eine Rohröffnung 4, die über ein Rohr 5 in den oberen Teil des Tanks 3 führt. Der innere Tank 3 hat einen eigenen Deckel 6.

[0032] Der Mantel von Tank 1 besitzt unterhalb des oberen Randes einen Stutzen 7, sowie einen Einweghahn 11. Am Mantel des äußeren Tanks 1 ist im unteren Bereich ein Schwimmerschalter 12 angeordnet, der über ein Ventil 13 mit einem Druckbehälter eines Inertgases verbunden ist. Im oberen Teil des Mantels des inneren Tanks 3 ist ein Ausgleichsrohr 8 eingefügt und führt waagerecht durch den Mantel des äußeren Tanks 1 nach außen und ist nach unten geöffnet.

[0033] Der Deckel 6 von Tank 3 wird entfernt und Tank 1 und 3 werden mit einem genau bestimmten Volumen einer Isolierflüssigkeit 14, z.B. Transformatoröl, die ohne Qualitätsanforderungen sein kann, teilgefüllt. Damit entsteht im äußeren Tank 1 oberhalb der Isolierflüssigkeit 14 ein Pufferraum 15, der über den Luftentfeuchter 9 mit dem Luftraum des Ausdehnungsgefäßes 10 verbunden ist und mit diesem eine Einheit bildet. Im Tank 3 befindet sich oberhalb der Isolierflüssigkeit 14 der Kompensationsraum 16. Die Isolierflüssigkeit 14 hat die Aufgabe einer Diffusionssperre für Sauerstoff zwischen der Luft im Ausdehnungsgefäß 10 und der Atmosphäre. Die Rohröffnung 4 in Rohr 5 dient dazu, den freien Gasaustausch zwischen Pufferraum 15 und der Atmosphäre zu übernehmen, um die Isolierflüssigkeit 14 als Diffusionssperre nicht zu bewegen. Um diese Wirkung zu erhöhen, können Schwimmkörper 17 zur Abdeckung der Isolierflüssigkeitsoberfläche im Tank 3 und Rohr 5 eingebracht werden. Zur Verstärkung der Diffusionssperre kann Rohr 5 auch ein U-Rohr 20 sein, das unten Öffnungen 21 besitzt und auch durch Tank 1 geht, wobei dann dort auch Schwimmkörper 17 eingebracht werden (Fig. 2). Diese Schwimmkörper 17 werden beispielsweise über zwei Deckel 22 im Deckel 2 in den Tank 1 gefüllt. Im oberen Teil des Mantels des äußeren Tanks 1 ist ein Stutzen mit Verschluss 25 zum Anschluss eines Puffersacks angebracht.

[0034] Die Abmessungen beider Tanks 1 und 3 sowie das Füllvolumen der Isolierflüssigkeit 14 sind von den ausgewählten Arbeitstemperaturen, den vorgegebenen Drücken und den Isolierflüssigkeitseigenschaften abgeleitet.

[0035] Der äußere Tank 1 ist vorzugsweise von außen gegen Sonneneinstrahlung geschützt, um Temperaturdifferenzen in der Isolierflüssigkeit 14 zu unterdrücken. Bei extremen Minustemperaturen sollte außerdem eine Beheizung möglich sein. Die Aufstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung muss waagerecht erfolgen.

[0036] Der so installierte Tank 1 hat folgende Arbeitsweise:

Der Anschluss vom äußeren Tank 1 an den Luftentfeuchter 9 erfolgt über eine Sammelleitung 18 bei dem herrschenden Atmosphärendruck und einem Ölspiegel im Ausdehnungsgefäß 10 zwischen den gedachten Marken U und O, denen die Arbeitstemperaturen T_u und T_o zugeordnet sind und die innerhalb der Minimum/Maximum - Werte liegen. Die Sammelleitung 18 enthält einen Drucksensor 23 und ein Ventil 24, das Verbindung zur Atmosphäre hat. Erfolgen Änderungen des Ölspiegels im Ausdehnungsgefäß 10, steigt der Ölspiegel im äußeren Tank 1 bei Abnahme der Kesselöltemperatur in Richtung T_u, oder im inneren Tank 3 bei Zunahme der Kesselöltemperatur in Richtung T_o. Die Abmessungen von Tank 1 und Tank 3 sowie das Füllvolumen der Isolierflüssigkeit 14 sind so berechnet, dass innerhalb der gewählten Arbeitstemperaturen T_u und T_o die Luftdrücke im Ausdehnungsgefäß 10 innerhalb vorgegebener Drücke liegen, welche optimal im natürlichen Schwankungsbereich des Atmosphärendrucks liegen können.

[0037] Für außerhalb der Arbeitstemperaturen T_u und T_o liegende Temperaturen erfolgt der Eintritt von Atmosphärenluft in den äußeren Tank 1 bzw. die Abgabe von Luft aus dem Ausdehnungsgefäß 10 über Tank 1. Schwankungen des Atmosphärendruckes werden über den äußeren Tank 1 leicht abgepuffert.

[0038] Für die Wahl der Arbeitstemperaturen T_u und T_o ist es oft ausreichend, bei Leistungsbetrieb die höchste Sommertemperatur und die niedrigste Wintertemperatur des Kesselöls als Bezug zu nehmen. Bei Temperaturen unter T_u kann dann eine begrenzte Luftzufuhr aus der Atmosphäre akzeptiert werden. Der nur geringe Sauerstoffeintrag wird im gelösten Zustand wieder verbraucht.

[0039] Beim Aufwärmen über die Temperatur T_o wird Luft in die Atmosphäre abgegeben. Erfindungsgemäß liegt damit zwischen den gesetzten Druckgrenzen ein selbstregulierendes, natürliches System vor, welches keinerlei Wartung benötigt. Damit die Überlagerung extremer Atmosphärendruckwerte mit möglichen Arbeitsbedingungen nicht zur Vergrößerung des nur durch Atmosphärendruckschwankungen gegebenen Druckbereiches führen kann, wird der Druck mit Sensor 23 gemessen. Bei Abweichungen vom vorgegebenen Druckbereich erfolgt über Ventil 24 der Ausgleich mit der Atmosphäre rechtzeitig.

[0040] Die addierte Ölsäulenhöhe im äußeren Tank 1 und inneren Tank 3 ist die sich zeitlich ändernde Diffusionssperre für Gase, insbesondere für Sauerstoff. Parallel zur Luftpufferung im äußeren Tank 1 findet im Ausdehnungsgefäß 10 ein ständiger Gasaustausch zwischen der Luft und dem konvektierenden Kesselöl statt. Der gelöste Sauerstoff wird mit einsetzender thermischer Alterung des Isolationssystems im Aktivteil verbraucht. Durch ständige Rückkopplung dieser Abläufe senkt sich zunehmend der Sauerstoffgehalt der Luft im Ausdehnungsgefäß 10 bzw. auch im Pufferraum 15 ab. Als Ergebnis hört die Nachlieferung von Sauerstoff aus dem Ausdehnungsgefäß 10 in den Kessel auf. Der maximalen Absenkung des Sauerstoffs wird durch die Qualität der Diffusionssperre eine Grenze gesetzt.

[0041] Bei höheren Anforderungen an eine schnelle bzw. stärkere Absenkung des Sauerstoffgehaltes der Luft im Ausdehnungsgefäß 10 können auch unmittelbar mit der Verfahrensanwendung das Ausdehnungsgefäß 10 und der äußere Tank 1 durch Einleitung von Inertgas in die Füllleitung 19 des Ausdehnungsgefäßes 10 über den Einweghahn 11 gespült werden.

[0042] Die Überwachung der Wirksamkeit der Absenkung des Sauerstoffgehaltes kann durch Luftproben aus dem Einweghahn 11 belegt werden.

[0043] Das Kriterium für die Wirksamkeit der Absenkung des Sauerstoffgehaltes im Ausdehnungsgefäß 10 kann nur der absolute Sauerstoffgehalt im Luftraum selbst sein. Über ihn kann auf die gelösten Sauerstoffgehalte geschlossen werden, nicht umgekehrt.

[0044] In einer weiteren Ausführung, die verhindern soll, dass bei Unterschreitung eines vorgegebenen Unterdrucks zum Atmosphärendruck Luft aus der Atmosphäre in den Pufferraum 15 gelangt, wird Inertgas über ein Ventil 13, welches durch einen Schwimmerschalter 12 am Mantel des äußeren Tanks 1 gesteuert wird, dem äußeren Tank 1 zugeführt. Dabei kann die Inertgaszuführung maximal bis zum Erreichen des Überdrucks zum Atmosphärendruck erfolgen, was im einfachsten Fall berechnet über eine Zeitbegrenzung möglich ist. Da so keine Luft von außen in das System eindringt, wird u.a. der Luftentfeuchter geschont.

[0045] Diese Ausführung ist für Neuinbetriebnahmen und Betriebszuständen, bei denen entgaste Isolierflüssigkeit vorliegt, vorzuziehen.

[0046] In einer weiteren Ausführung kann bei Unterschreiten des durch Sensor 23 kontrollierten Unterdrucks zum Atmosphärendruck kann Ventil 13 statt Ventil 24 geschaltet werden.

[0047] Für die Abmessung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fig. 1 ist es vorteilhaft, optimierte Standardgrößen festzulegen. Für größere Ausdehnungsgefäße 10 können mehrere Vorrichtungen nach Fig. 1 horizontal und/oder vertikal über den Stutzen 7 auf eine Sammelleitung 18 vor dem Luftentfeuchter 9 zusammengeschaltet werden (Fig. 3). Alternativ oder zusätzlich kann auch über den Stutzen 25 ein Puffersack angeschlossen werden.

[0048] Eine mögliche, hier nicht weiter gezeigte Ausführungsform besteht darin, dass ein größerer geschlossener Tank über einen Stutzen mit dem Luftentfeuchter 9 des Ausdehnungsgefäßes 10 verbunden ist und ein zweiter kleinerer Tank, der einen Boden besitzt und neben dem äußeren Tank angeordnet ist, so dass eine Wand gemeinsam genutzt wird. In der gemeinsam genutzten Wand ist im unteren Bereich eine Rohrverbindung in vorgegebener Höhe angeordnet. Eine Isolierflüssigkeit mit vorgegebenen Füllvolumen ist in beiden Tanks enthalten, so dass sich im größeren Tank ein Pufferraum und im kleineren Tank ein Kompensationsraum bilden. Im oberen Teil des Mantels oder im Deckel des kleineren Tanks ist ein Ausgleichsrohr eingefügt, welches gebogen und nach unten geöffnet ist.

[0049] Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei Ausgleichsgefäßen mit trennender Membran angewendet werden.

[Bezugszeichenliste]

[0050] 

1

äußerer Tank

2

Deckel

3

innerer Tank

4

Rohröffnung

5

Rohr

6

Deckel

7

Stutzen

8

Ausgleichsrohr

9

Luftentfeuchter

10

Ausdehnungsgefäß

11

Einweghahn

12

Schwimmerschalter

13

Ventil

14

Isolierflüssigkeit

15

Pufferraum

16

Kompensationsraum

17

Schwimmkörper

18

Sammelleitung

19

Füllleitung

20

U-Rohr

21

Öffnungen

22

Deckel

23

Drucksensor

24

Ventil

25

Stutzen mit Verschluss

Ansprüche

1. Verfahren zur Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre in das Ausdehnungsgefäß von mit Isolierflüssigkeit gefüllten Hochspannungsanlagen wobei bis zu einem vorgegebenen Überdruck zum Atmosphärendruck Gas aus dem Ausdehnungsgefäß (10) in einen externen Pufferraum (15) und bis zu einem vorgegebenen Unterdruck zum Atmosphärendruck Gas aus einem externen Pufferraum (15) in das Ausdehnungsgefäß (10) übernommen wird, gekennzeichnet dadurch, dass

- das Pufferraumvolumen von einer unteren und einer oberen Arbeitstemperatur (T_u, T_o) der Isolierflüssigkeit in der Hochspannungsanlage bestimmt wird, und

- bei Überschreiten des vorgegebenen Überdrucks zum Atmosphärendruck Gas aus dem Pufferraum (15) durch Ölverdrängung über eine Rohröffnung (4) im Mantel eines inneren, kleineren nach unten offenen Tanks (3), welcher sich in einem Deckel (2) eines äußeren Tanks (1) befindet, abgegeben wird und

- bei Unterschreiten des vorgegebenen Unterdrucks zum Atmosphärendruck Luft aus der Atmosphäre über ein Ausgleichsrohr (8) und durch Ölverdrängung über die Rohröffnung (4) im Mantel des inneren, kleineren Tanks (3), welcher sich im Deckel (2) des äußeren Tanks (1) befindet, in den Pufferraum (15) übernommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur schnelleren und stärkeren Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre bei Unterschreiten des Unterdrucks zum Atmosphärendruck ein Inertgas in den Pufferraum (15) maximal bis zum Erreichen des Überdrucks zum Atmosphärendruck zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar mit der Verfahrensanwendung das Ausdehnungsgefäß (10) und der Pufferraum (15) mit einem Inertgas gespült werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Reduzierung des Füllvolumens an Isolierflüssigkeit (14) in Tank (1) und (3) die Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre in das Ausdehnungsgefäß (10) verringert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass durch den Anschluss von mehreren Tanks (1) und (3) über eine Sammelleitung (18) an den Luftentfeuchter (9) des Ausdehnungsgefäßes (10) und/oder durch den Anschluss eines Puffersacks über einen Stutzen (25) an den Pufferraum (15) des äußeren Tanks (1) die Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre in das Ausdehnungsgefäß (10) vergrößert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutdruck in der Sammelleitung (18) gemessen wird und bei Abweichungen zu einer vorgegebenen Obergrenze ein Druckausgleich mit der Atmosphäre über ein Ventil (24) oder bei Abweichungen zu einer Untergrenze ein Druckausgleich mit der Atmosphäre über ein Ventil (13,24) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der absolute Sauerstoffgehalt im Ausdehnungsgefäß (10) gemessen wird, um die Wirksamkeit der Reduzierung der Luftzuführung aus der Atmosphäre in das Ausdehnungsgefäß (10) nachzuweisen.

8. Vorrichtung zur Absenkung des Sauerstoffgehaltes der Luft im Ausdehnungsgefäß von Hochspannungsanlagen, dessen Flüssigkeit im direkten Kontakt mit einem Gas steht dadurch gekennzeichnet,

- dass ein äußerer geschlossener Tank (1) mit einem Deckel (2) über einen Stutzen (7) mit dem Luftentfeuchter (9) des Ausdehnungsgefäßes (10) verbunden ist,

- dass in den Deckel (2) des äußeren Tanks (1) ein zweiter kleinerer innerer Tank (3) mit einem Deckel (6) eingesetzt ist, wobei der innere Tank (3) nach unten offen und zum Boden des äußeren Tanks (1) beabstandet ist und im unteren Mantelbereich eine Rohröffnung (4) eines Rohres (5) hat,

- dass im oberen Teil des Mantels des inneren Tanks (3) ein Ausgleichsrohr (8) eingefügt ist, welches waagerecht durch den Mantel des äußeren Tanks (1) nach außen führt und nach unten geöffnet ist und

- dass im äußeren Tank (1) eine Isolierflüssigkeit (14) mit vorgegebenen Füllvolumen enthalten ist, so dass sich im äußeren Tank (1) ein Pufferraum (15) und im inneren Tank (3) ein Kompensationsraum (16) bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass am Mantel des äußeren oder größeren Tanks (1) ein Schwimmerschalter (12) angeordnet ist, der über ein Ventil (13) mit einem Druckbehälter eines Inertgases verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass in Tank (3) Schwimmkörper (17) eingefüllt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (5) als U-Rohr (20) ausgeführt ist, in dessen Boden Öffnungen (21) eingefügt sind, wobei im U-Rohr (20) und in Tank (1) und (3) Schwimmkörper (17) eingefüllt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung des Arbeitsvolumens von Pufferraum (15) und Kompensationsraum (16) mehrere Vorrichtungen über eine Sammelleitung (18) mit dem Luftentfeuchter (9) des Ausdehnungsgefäßes (10) zusammengeschaltet sind und die Sammelleitung (18) einen Drucksensor (23) und ein mit der Atmosphäre verbundenes Ventil (24) enthält

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung des Arbeitsvolumens von Pufferraum (15) dieser über einen Stutzen (25) mit einem Puffersack verbunden ist.

Claims

1. A method for reducing the air supply from the atmosphere into the expansion vessel of high-voltage plants filled with insulating liquid wherein gas is transferred from said expansion vessel (10) into an external buffer space (15) up to a predetermined positive pressure to the atmospheric pressure, and gas is transferred from an external buffer space (15) into said expansion vessel (10) up to a predetermined negative pressure to the atmospheric pressure, characterized in that

- the buffer space volume is determined by a lower and an upper working temperature (T_u, T_o) of said insulating liquid in said high-voltage plant, and

- upon exceeding said predetermined positive pressure to the atmospheric pressure said gas is released from said buffer space (15) by oil displacement via a pipe aperture (4) in the jacket of an inner smaller tank (3) downwardly opened which is located in a lid (2) of an outer tank (1), and

- upon falling below said predetermined negative pressure to the atmospheric pressure air is transferred from the atmosphere into said buffer space (15) via a compensation pipe (8) and by oil displacement via said pipe aperture (4) in said jacket of said inner smaller tank (3) which is located in said lid (2) of said outer tank (1).

2. A method as claimed in claim 1, characterized in that
for faster and stronger reducing said air supply from the atmosphere, upon falling below the negative pressure to the atmospheric pressure, an inert gas is fed into said buffer space (15) at maximum until reaching the positive pressure to the atmospheric pressure.

3. A method as claimed in claim 1 or 2, characterized in that immediately with the application of the method said expansion vessel (10) and said buffer space (15) are purged with an inert gas.

4. A method as claimed in any one of the claims 1 to 3, characterized in that by reducing the filling volume of said insulating liquid (14) in said tank (1) and (3) the reduction of said air supply from the atmosphere into said expansion vessel (10) is decreased.

5. A method as claimed in any one of the claims 1 to 3, characterized in that by connecting a plurality of tanks (1) and (3) via a manifold (18) to the air dehumidifier (9) of said expansion vessel (10) and/or by connecting a buffer bag via a nozzle (25) to said buffer space (15) of said outer tank (1) the reduction of said air supply from the atmosphere into said expansion vessel (10) is increased.

6. A method as claimed in any one of the claims 1 to 5, characterized in that the absolute pressure is measured in the manifold (18) and at deviations to a predetermined upper limit a pressure compensation with the atmosphere occurs via a valve (24) or at deviations to a lower limit a pressure compensation with the atmosphere occurs via a valve (13, 24).

7. A method as claimed in any one of claims 1 to 6, characterized in that the absolute oxygen content is measured in said expansion vessel (10) to prove the effectiveness of the reduction of said air supply from the atmosphere into said expansion vessel (10).

8. An apparatus for lowering the oxygen content of air in said expansion vessel of high-voltage plants the liquid of which is in direct contact with a gas, characterized in that

- an outer closed tank (1) having a lid (2) is connected via a nozzle (7) to said air dehumidifier (9) of said expansion vessel (10);

- in said lid (2) of said outer tank (1) a second smaller inner tank (3) having a lid (6) is inserted wherein said inner tank (3) is opened downwardly and spaced apart to the bottom of said outer tank (1) and has a pipe aperture (4) of a pipe (5) in the lower jacket area;

- in the upper part of said jacket of said inner tank (3) a compensation pipe (8) is inserted leading horizontally to the outside through said jacket of said outer tank (1) and being opened downwardly; and

- an insulating liquid (14) with predetermined filling volumes is contained in said outer tank (1) such that in said outer tank (1) a buffer space (15) and in said inner tank (3) a compensation space (16) are formed.

9. An apparatus as claimed in claim 8, characterized in that at said jacket of said outer or larger tank (1) a float switch (12) is arranged which is connected to a pressure vessel of an inert gas via a valve (13).

10. An apparatus as claimed in claim 8 or 9, characterized in that floating bodies (17) are filled in said tank (3).

11. An apparatus as claimed in claim 8 or 9, characterized in that said pipe (5) is formed as a U-tube (20) in the bottom of which apertures (21) are fitted wherein floating bodies (17) are filled in said U-tube (20) and in said tank (1) and (3).

12. An apparatus as claimed in any one of claims 8 to 11, characterized in that for enlarging the working volume of said buffer space (15) and said compensation space (16) a plurality of apparatuses are interconnected to said air dehumidifier (9) of said expansion vessel (10) via a manifold (18) and said manifold (18) comprising a pressure sensor (23) and a valve (24) connected with the atmosphere.

13. An apparatus as claimed in any one of claims 8 to 12, characterized in that for enlarging said working volume of said buffer space (15) this one is connected to a buffer bag via a nozzle (25).

Revendications

1. Procédé de réduction de l'alimentation en air provenant de l'atmosphère dans le récipient d'extension d'installations haute tension remplies de liquide d'isolation, dans lequel jusqu'à une surpression prédéterminée par rapport à la pression atmosphérique, du gaz est transféré depuis le récipient d'extension (10) dans un espace tampon (15) externe et jusqu'à une dépression prédéterminée par rapport à la pression atmosphérique, du gaz est transféré depuis un espace tampon (15) externe dans le récipient d'extension (10), caractérisé en ce que

- le volume de l'espace tampon est déterminé par une température de travail inférieure et supérieure (T_u, T_o), et

- dans le cas où la surpression prédéterminée dépasse la pression atmosphérique, du gaz provenant de l'espace tampon (15) est libéré par refoulement d'huile via une ouverture tubulaire (4) dans l'enveloppe d'un réservoir (3) plus petit, ouvert vers le bas et qui se trouve dans un couvercle (2) du réservoir extérieur (1), et

- dans le cas où la dépression prédéterminée est inférieure à la pression atmosphérique, de l'air provenant de l'atmosphère est transféré dans l'espace tampon (15) via un tube de compensation (8) et par refoulement d'huile via l'ouverture tubulaire (4) dans l'enveloppe du réservoir (3) plus petit, qui se trouve dans le couvercle (2) du réservoir extérieur (1).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour réduire plus rapidement et plus fortement l'alimentation en air provenant de l'atmosphère lorsque la dépression est inférieure à la pression atmosphérique, un gaz inerte est amené dans l'espace tampon (15) au maximum jusqu'à ce que la surpression par rapport à la pression atmosphérique soit atteinte.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le récipient d'extension (10) et l'espace tampon (15) sont rincés avec un gaz inerte directement avec la mise en oeuvre du procédé.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que par une réduction du volume de remplissage de liquide isolant (14) dans les réservoirs (1) et (3), la réduction de l'alimentation en air provenant de l'atmosphère dans le récipient d'extension (10) est réduite.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que par le raccordement de plusieurs réservoirs (1) et (3) au déshumidificateur (9) du récipient d'extension (10) via une conduite collectrice (18) et/ou par le raccordement d'un sac tampon avec l'espace tampon (15) du réservoir extérieur (1) via une tubulure (25), la réduction de l'alimentation en air provenant de l'atmosphère dans le récipient d'extension (10) est augmentée.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pression absolue dans la conduite collectrice (18) est mesurée, et en cas d'écarts par rapport à une limite supérieure prédéterminée, une compensation de pression avec l'atmosphère a lieu via une soupape (24) ou en cas d'écarts par rapport à une limite inférieure, une compensation de pression avec l'atmosphère a lieu via une soupape (13, 24).

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la teneur absolue en oxygène est mesurée dans le récipient d'extension (10) pour déceler l'efficacité de la réduction de l'alimentation d'air provenant de l'atmosphère dans le récipient d'extension (10).

8. Dispositif de réduction de la teneur en oxygène de l'air dans le récipient d'extension d'installations haute tension, dont le liquide est en contact direct avec un gaz, caractérisé

- en ce qu'un réservoir (1) extérieur fermé avec un couvercle (2) est relié au déshumidificateur (9) du récipient d'extension (10) via une tubulure (7),

- en ce qu'un deuxième réservoir intérieur (3) plus petit, présentant un couvercle (6), est mis en place dans le couvercle (2) du réservoir extérieur (1), le réservoir intérieur (3) étant ouvert vers le bas et espacé du fond du réservoir extérieur (1) et présente dans la zone d'enveloppe inférieure une ouverture tubulaire (4) d'un tube (5),

- en ce que dans la partie supérieure de l'enveloppe du réservoir intérieur (3) est inséré un tube de compensation (8) qui mène vers l'extérieur à l'horizontale à travers l'enveloppe du réservoir extérieur (1) et qui est ouvert vers le bas, et

- en ce que le réservoir extérieur (1) contient un liquide d'isolation (14) avec volume de remplissage prédéterminé, de telle sorte qu'un espace tampon (15) se forme dans le réservoir extérieur (1) et qu'un espace de compensation (16) se forme dans le réservoir intérieur (3).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que sur l'enveloppe du réservoir extérieur ou plus grand (1) est agencé un interrupteur à flotteur (12) qui est relié via une soupape (13) à un réservoir sous pression d'un gaz inerte.

10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le réservoir (3) est rempli de corps flottants (17).

11. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le tube (5) est réalisé en tant que tube en forme de U (20) dans le fond duquel sont insérées des ouvertures (21), le tube en forme de U (20) et les réservoirs (1) et (3) étant remplis de corps flottants (17).

12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que pour augmenter le volume de travail de l'espace tampon (15) et de l'espace de compensation (16), plusieurs dispositifs sont interconnectés avec le déshumidificateur (9) du récipient d'extension (10) via une conduite collectrice (18) et en ce que la conduite collectrice (18) présente un capteur de pression (23) et une soupape (24) reliée à l'atmosphère.

13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que pour augmenter le volume de travail de l'espace tampon (15), celui-ci est relié à un sac tampon via une tubulure (25).

Zeichnung