Transformator

Abstract

 Bei einem Transformator, insbesondere einem Verteilungs-transformator, mit Ölkessel (1) und Ölauffangbehälter (9) ist der Ölauffangbehälter (9) als den Ölkessel (1) unter Einhaltung eines Freiraumes (6) zwischen den Seitenwänden (7, 8) umschließender Außenkessel ausgebildet und es sind für den zwischen den beiden Kesseln (1, 9) eingeschlossenen Luftraum (6) Be- und Entlüftungseinrichtungen (17, 18) vorgesehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Transformator, vor allem einen Verteilungstransformator, mit Ölkessel und äußerem Ölauffangbehälter, dessen Aufnahmeraum zum Teil von der Kesselwandung begrenzt ist.

[0002] Der Einsatz von Transformatoren, die mit Isolierflüssigkeit (Transformatorenöl) zur Kühlung und Isolierung gefüllte ölkessel aufweisen, verlangt vom Betreiber die Erfüllung umfangreicher Auflagen im Hinblick auf den Umweltschutz, die Betriebssicherheit und wirtschaftliche Aspekte. In den nationalen Errichtungsvorschriften über Transformatoren finden sich genaue Angaben über die bauliche Ausführung von Räumen für Transformatoren bzw. bauliche Maßnahmen bei der Aufstellung von Transformatoren im Freien. Bei der Aufstellung von flüssigkeitsgekühlten Transformatoren müssen zumindest ab einer bestimmten Größe Ölauffangbehälter vorgesehen werden. Diese Ölauffangbehälter werden bisher als Ölauffangwannen ausgebildet. Wenn der Transformator in die meist nach oben offene ölauffangwanne gestellt wird, so wird deren Aufnahmeraum zum Teil von der Kesselwandung begrenzt.

[0003] Das Fassungsvermögen der Ölauffangwanne muß so grob sein, daß das bei einem Schaden im ungünstigsten Fall aus dem Transformatorkessel austretende Öl einwandfrei aufgefangen wird. Diese Forderung ist bei ortsfesten auf Bodenniveau befindlichen Stationen und insbesondere in Aufstellungsräumen ohne übermäßige Schwierigkeiten erfüllbar. Dabei geben aber die herkömmlichen Ölauffangwannen keinen zusätzlichen Explosionsschutz.

[0004] Die Ölauffangwanne ist nicht zu verwechseln mit einem bei manchen Transformatoren vorgesehenen Ausgleichsgefäß, das mit dem Füllraum des Transformators über Leitungen verbunden ist und bei der Erwärmung die überschüssige Isolierflüssigkeit aufnimmt. Ein derartiges Ausgleichsgefäß wird vorzugsweise bei Transformatoren mit Luft- bzw. Gaspolster über der Isolierflüssigkeit eingesetzt. Nach der CH-PS 627 874 ist ein derartiges Ausgleichsgefäß am Deckel des Transformators angebracht und durch Bohrungen mit dem Füllraum des Transformators verbunden, wobei im Ausgleichsgefäß ein gasgefüllter Ballon vorhanden ist, der die thermischen Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit kompensieren soll. Nach der US-PS 4 609 900 ist seitlich an den Transformatorkessel ein zylinderartiger Aufnahmeraum angesetzt, in dem ein federbelasteter Druckkolben entsprechend der momentanen Ausdehnung der Isolierflüssigkeit verstellt wird. Aus der DE-OS 35 28 698 ist ein Transformator mit über der Isolierflüssigkeit befindlichem Schutzgaspolster und seitlich an eine Wand des Transformators angesetzten Druckbehälter bekannt, der ebenfalls mit Schutzgas gefüllt ist und über einen Sifon mit dem Schutzgaspolster über der Isolierflüssigkeit in Verbindung steht. Dadurch soll ein zusätzlicher Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zur Isolierflüssigkeit erzielt werden. Alle diese Transformatoren müßten ab einer bestimmten Größe zusätzlich mit einem Ölauffangbehälter ausgestattet werden.

[0005] Im Verteilungsnetz von Elektroversorgungsunternehmen (EVU) gibt es meist eine große Anzahl von Maststationen, wo der Transformator direkt auf einer Plattform zwischen zwei Masten in größerer Höhe über Bodenniveau aufgestellt wird. Das Anbringen einer Ölauffangwanne ist hier nur schwer möglich.

[0006] Für die Aufstellung in Kompaktstationen wurde schon eine Kompaktbauweise für einen Transformator mit Ölkessel, der sogenannte Hermetiktransformator, entwickelt, der sehr platzsparend ist und daher auch gerne in Maststationen eingesetzt wird. Es werden aber auch Transformatoren in Halbhermetikbauweise mit und ohne Luftpolster und mit und ohne Ausgleichsgefäß sowie "atmende" Transformatoren mit Luftpolster verwendet.

[0007] Bei Verteilungstransformatoren im Leistungsbereich bis zu 2,5 MVA und fallweise darüber hat sich in Europa der sogenannte Wellwandkessel durchgesetzt. Die Elastizität der entsprechend dimensionierten Wellwand dieses Kessels kann die durch die Temperatur bedingten Ausdehnungen des Öles erzwungenen Volumsänderungen aufnehmen. In der Hermetikbauweise ist die Kühl- und Isolierflüssigkeit des Transformators voll von der Außenluft abgeschlossen.

[0008] In Extremfällen, z. B. bei einem groben Kurzschluß-Schadens-fall, kann es unter besonders widrigen Umständen zu einem Leckwerden bzw. sogar einem Aufplatzen des Kessels kommen. Bei Aufstellung eines Hermetiktransformators auf einer Maststation dringt das auslaufende Transformatorenöl direkt in das Erdreich ein, wobei die Entsorgung von ölverseuchtem Erdreich mit immer größeren Problemen verbunden ist.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transformator, insbesondere einen Verteilungstransformator mit Ölkessel und Ölauffangbehälter zu schaffen, der eine erhöhte Sicherheit gegen den Austritt von Öl ins Erdreich bietet, keine zusätzliche Wartung erforderlich macht und der auch als Maststation-Transformator einsetzbar ist, wobei die Kühlung des Transformators nicht unzulässig beeinträchtigt und die Funktion des Ölauffangbehälters durch athmosphärische Niederschläge nicht unwirksam wird.

[0010] Wenn die Aufgabenstellung auch auf Grund der seit vielen Jahren durchgeführten Aufstellung von ölgefüllten Netztransformatoren in Voll- oder Halbhermetikausführung auf Maststationen in einem Leistungsbereich von 50 bis 630 kVA und einer höchsten Spannung für Betriebsmittel von 36 kV auf solche Transformatoren bezogen wird, so soll doch zusätzlich die allgemeine Aufgabe gelöst werden, bei Transformatoren der eingangs genannten Art eine erhöhte Betriebssicherheit in bezug auf Ölaustritt und Brand- bzw. Explosionsgefahr zu erzielen.

[0011] Die gestellte Aufgabe wird prinzipiell dadurch gelöst, daß der Ölauffangbehälter als den Ölkessel unter Einhaltung eines den Aufnahmeraum bildenden Freiraumes zwischen den Seitenwänden umschließender Außenkessel ausgebildet ist.

[0012] Der Freiraum zwischen den beiden Kesseln ist vor dem Eindringen von Niederschlagwasser geschützt, wobei der Außenkessel einen zusätzlichen Schutz für den Innenkessel einerseits und anderseits nicht nur einen Ölauffangbehälter bei Leckwerden des Ölkessels, sondern auch im Extremfall einen Explosionsschutz beim Aufplatzen des Innenkessels bildet. Selbstverständlich ist dafür Sorge zu tragen, daß die Verlustwärme des Transformators ordnungsgemäß abgeführt wird. Um dies zu erreichen, kann der Außenkessel mit die Wärmeübertragung vom Innenraum und damit vom Ölkessel des Transformators zur Umgebungsluft verbessernden Wärmetauschflächen, z. B. Kühlrippen, versehen sein, wobei nach einer bevorzugten Ausführung der Außenkessel als Wellwandkessel ausgebildet ist.

[0013] Zur Verhinderung eines Feuchtigkeitsniederschlags soll der zwischen den beiden Kesseln eingeschlossene Raum ausreichend belüftet sein, man wird also für ihn Be- und Entlüftungseinrichtungen vorsehen, wobei nach einer bevorzugten Ausführung dafür Sorge getragen wird, daß nur ein Teil der Verlustwärme des Transformators über die Außenwand des Außenkessels an die Umgebung abgegeben und der andere Teil dieser Verlustwärme unmittelbar über durch den Zwischenraum hindurchgeführte Luft abtransportiert wird. Um dies zu erreichen, kann man im Luftraum Luftleit- oder Umwälzeinrichtungen zur Erzeugung einer Kühlluftströmung anbringen. Eine Kühlluftströmung läßt sich z. B. unter Ausnützung der Lufterwärmung am Ölkessel dadurch erzielen, daß an einer Seite des Außenkessels von einer oberen Eintrittsöffnung ein oder mehrere Rohre isoliert bis in Bodennähe geführt und an der gegenüberliegenden Seite des Außenkessels oben Luftaustrittsöffnungen angebracht werden. Die Einlässe der Lufteintrittsleitungen werden gegen das Eindringen von Niederschlagswasser geschützt. Eine andere Möglichkeit besteht selbstverständlich darin, eine Zwangsbelüftung des Innenraumes über von Thermostaten ein- und ausschaltbare Gebläse od. dgl. vorzusehen.

[0014] Nach einer Weiterbildung ist der, wie an sich bekannt, als hermetisch abgeschlossener Wellwandkessel ausgebildete Ölkessel über wenigstens ein Überdruckventil mit dem Luftraum zwischen den Kesseln verbunden, wobei das Überdruckventil dazu dienen soll, ein Bersten des Innenkessels bei unzulässiger Druckerhöhung zu vermeiden und anderseits wegen der Ableitung des austretenden Öls in den Luftraum zwischen den beiden Kesseln eine Umweltverschmutzung vermieden wird.

[0015] Konstruktiv empfiehlt sich eine Ausführung, nach der für die beiden Kessel ein gemeinsamer Deckel vorgesehen wird. Zur Erleichterung der Montage und von allfälligen Wartungsarbeiten kann der Ölkessel im Bodenbereich mit dem Außenkessel über lösbare Halterungen verbunden sein.

[0016] Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.

[0017] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 in stark schematisierter Darstellungsweise einen erfindungsgemäßen Transformator in Vorderansicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 1 und

Fig. 4 in größerem Maßstab einen Teilschnitt durch zwei gegenüberliegende Wandungsteile des Öl- und Außenkessels.

[0018] Die konstruktive Ausgestaltung des Transformators in Hermetikbauweise sollte der Normalausführung z. B. nach DIN 42500 entsprechen. Der Aktivteil des Transformators, bestehend aus Eisenkern und Wicklungen ist in einen inneren als Wellwandkessel ausgebildeten Ölkessel 1 eingebaut. Die aus Transformatorenöl bestehende Isolierflüssigkeit ist in diesem Ölkessel 1 hermetisch von der Umgebungsluft abgeschlossen. Alle Armaturen, die für die Ölmanipulation und Überwachung dienen, sind am Ölkessel 1 angebracht. Von diesen Armaturen wurden eine Thermometertasche 2, ein Füllstutzen 3 mit Füllstandsanzeiger, ein Öl-Hauptablaß 4 und ein Überdruckventil 5 angedeutet.

[0019] Den Ölkessel 1 umschließt unter Einhaltung eines Freiraumes 6 zwischen den Wellwänden 7 und 8 ein Außenkessel 9, der ebenfalls als Wellwandkessel ausgebildet ist. Für die beiden Kessel 1 und 9 ist ein gemeinsamer Abschlußdeckel 10 vorgesehen, auf dem auch die Ober- und Unterspannungsdurchführungen 11, 12 aufgebaut sind. Am Deckel 10 sind Hebeösen 13 angebracht. Der Kessel 1 ist im Bodenbereich mit dem Aussenkessel 9 über lösbare Halterungen verbunden. Ferner sind am Außenkessel 9 ein Fahrwerk 14 und Zug- und Abspannhülsen 15, 16 zum Ziehen des Transformators bzw. zu seinem Festzurren auf der Maststation angebracht. Da der Innenkessel mit dem Außenkessel lösbar verbunden ist und die Aspann- und Abstützelemente am Außenkessel 9 vorgesehen sind, können Transportbeanspruchungen leicht aufgenommen werden. An Stelle eines Fahrwerkes 14 können auch Kufen oder andere Elemente vorgesehen werden. Um den üblichen Abstand der laufrollen 14 des Fahrwerkes 14 einhalten zu können, ist der Außenkessel 9 unten gegen den Bodenbereich zu abgeschrägt.

[0020] Die Verlustwärme des Transformators wird durch die Wellenwände 7 des Ölkessels 1 an die luft im Zwischenraum 6 abgegeben und von dieser zum Teil durch Konvektion an den Aussenkessel 9 und von diesem an die Umgebungsluft abgeführt. Ein geringfügiger Teil der Wärmeabgabe erfolgt auch durch Strahlung vom Kessel 1 auf den Kessel 9. Bei der Oberflächenbemessung des Ölkessels 1 ist die Einschaltung des Zwischenkühlkreises über den Zwischenraum 6 zu berücksichtigen, da ein anderes Temperaturgefälle herrscht als bei direkter Abgabe der Wärme vom Ölkessel an die freie Umgebungsluft. Der Außenkessel ist hinsichtlich seiner die Wärme aufnehmenden bzw. abgebenden Flächen so dimensioniert, daß die zulässigen Temperaturgrenzen des Transformators eingehalten werden. Ferner muß der Außenkessel 9 selbstverständlich bei einem Aufplatzen des Ölkessels 1 die gesamte Ölmenge dieses Kessels aufnehmen können. Eine weitere Bedingung besteht darin, daß der Außenkessel 9 bei einem Aufplatzen des Innenkessels 1 die dabei entstehende bzw. frei werdende kinetische Energie aufnimmt, ohne selbst aufzuplatzen. Athmosphärische Niederschläge werden vom Innenraum 6 ferngehalten.

[0021] Um eine Kondensatbildung im Innenraum 6 zu vermeiden, ist eine Durchzugsbelüftung vorgesehen. Zu diesem Zweck führt von einer über nicht dargestellte Einrichtungen z. B. einem nach unten offenen Rohrkrümmer vor dem Niederschlagwassereintritt geschützten lufteinlaß 17 in der einen Ecke des Außenkessels 9 ein Rohr vorzugsweise wärmeisoliert bis in Bodennähe und im Bereich der diagonal gegenüberliegenden Ecke ist oben ein luftauslaß 18 vorgesehen. Für Kontrollzwecke ist überdies auch der Außenkessel 9 mit einem Ablaß 19 versehen.

[0022] Der Aulaß des Überdruckventiles 5 führt in den Zwischenraum 6, wodurch sichergestellt wird, daß bei einem Ansprechen des Ventils kein Öl ins Freie entweichen kann. Es ist auch möglich, das Überdruckventil als Fühler für einen Schutzschalter des Transformators auszubilden.

[0023] Gegenüber einem normale Öltransformator bzw. Hermetiktransformator ergeben sich durch den Außenkessel größere Hauptabmessungen. Diese sind allerdings immer noch wesentlich kleiner als die entsprechenden Abmessungen von Trocken- und Gießharztransformatoren gleicher leistung mit einem Gehäuse.

Ansprüche

1. Transformator, insbesondere Verteilungstransformator, mit Ölkessel (1) und äußerem Ölauffangbehälter (9), dessen Aufnahmeraum (6) zum Teil von der Kesselwandung begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölauffangbehälter als den Ölkessel (1) unter Einhaltung eines den Aufnahmeraum bildenden Freiraumes (6) zwischen den Seitenwänden (7, 8) umschließender Außenkessel (9) ausgebildet ist.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkessel (9) mit die Wärmeübertragung vom Innenraum (6) zur Umgebungsluft verbessernden Wärmeaustauschflächen (8) z. B. Kühlrippen versehen ist.

3. Transformator nach den Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkessel (9) als Wellwandkessel ausgebildet ist.

4. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den zwischen den beiden Kesseln eingeschlossenen Freiraum (6) Be- und Entlüftungseinrichtungen (17, 18) vorgesehen sind.

5. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Freiraum (6) Luftleit- oder Umwälzeinrichtungen zur Erzeugung einer Kühlluftströmung angebracht sind.

6. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkessel (1) als hermetisch abgeschlossener Wellwandkessel ausgebildet und über wenigstens ein Überdruckventil (5) mit dem Freiraum (6) zwischen den Kesseln (1, 9) verbunden ist.

Zeichnung