DE2804397A1

DE2804397A1 - MAGNETIC FRAME FOR A TRANSFORMER OR A REACTOR

Info

Publication number: DE2804397A1
Application number: DE19782804397
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Gerth; Peter Ing Grad Hofmann; Werner Ing Grad Kammerer
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1978-02-02
Filing date: 1978-02-02
Publication date: 1979-08-09
Also published as: IT1111969B; NL7900839A; SE7908161L; WO1979000579A1; BE873873A; IT7919828A0; GB2036450A; EP0009489A1

Description

MANNHEIM BROWhTBOVERIMANNHEIM BROWhTBOVERI

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Mp,-Nr. 507/78 Mannheim, den 30. Januar 1978 Mp, no. 507/78 Mannheim, January 30, 1978

ZFE/P 1, Gö/HzZFE / P 1, Gö / Hz

Magnetgestell für einen Transformator oder eine DrosselspuleMagnetic frame for a transformer or a choke coil

Die Erfindung betrifft ein Magnetgestell für einen ein- oder mehrphasigen Hochspannungs-Reaktortransformator oder eine Drosselspule für sehr hohe Kurzschlußspannungen bzw. sehr großen Streufluß, mit mindestens einer Kernsäule und den dazugehörenden Kernrückschlußjochen, sowie um die Kernsäule koaxial angeordneten Wicklungen.The invention relates to a magnet frame for a single or multi-phase high-voltage reactor transformer or a Choke coil for very high short-circuit voltages or very large leakage flux, with at least one core column and the associated core back yokes, as well as coaxially arranged windings around the core column.

Ein Reaktortransformator ist Bestandteil einer statischen Anlage zur Kompensation von Blindleistung in elektrischen Energieübertragungssystemen. Die Blindleistungskompensation dient zur Spannungsstabilisierung bzw. Einhaltung bestimmter Spannungsgrenzen, zur Verringerung der Übertragungsverluste, und sie ermöglicht es, Übertragungsleitungen hoch auszunutzen. A reactor transformer is part of a static system for the compensation of reactive power in electrical Energy transmission systems. The reactive power compensation is used to stabilize the voltage or to maintain certain Voltage limits, to reduce transmission losses, and it enables transmission lines to be exploited to a high degree.

Statische Kompensationsanlagen, die aus einem Reaktortransformator, der als Blindleistungsquelle dienen kann, einer Regeleinrichtung, einer Meßeinrichtung und einer Kondensatorbatterie oder einer Filtereinrichtung bestehen, sind bekannt.Static compensation systems consisting of a reactor transformer, which can serve as a reactive power source, a control device, a measuring device and a capacitor bank or a filter device are known.

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Für den Reaktortransformator, dessen Primärwicklung an das
zu stabilisierende Netz und an dessen Sekundärwicklung die ! Regeleinrichtung angeschlossen ist, gibt es nur zwei Betriebs- , zustände; Den Zustand der offenen (leerlaufenden) Sekundärwicklung und den Zustand, bei dem die Sekundärwicklung ge- ! schlossen (kurzgeschlossen) ist. Reaktortransformatoren,
die für einen Einsatz in Kompensationsanlagen für Hoch-
und Höchstspannungsnetze vorgesehen sind, werden vorteil- J haft derart aufgebaut, daß konzentrisch um die Kernsäule j die im Leerlauf den magnetischen Fluß führt, die Sekundär- \ wicklung angeordnet wird. Konzentrisch darüber wird die j Primärwicklung angeordnet, die aus zwei gegensinnig ge- I wickelten Gruppen besteht und deren Hochspannungseingang
am äußeren Umfang in der axialen Wicklungsmitte liegt. Da j die Enden der Hochspannungswicklung im Betrieb meist ge- ; erdet sind, ist für sie nur ein geringer Isolationsabstand
gegen die Joche erforderlich. 'For the reactor transformer whose primary winding is connected to the
network to be stabilized and on its secondary winding the! Control device is connected, there are only two operating states; The state of the open (no-load) secondary winding and the state in which the secondary winding is! is closed (short-circuited). Reactor transformers,
which are suitable for use in compensation systems for high
and high voltage networks are provided which are constructed advanta- J adhesive such that j concentrically around the core column which leads the magnetic flux in the idle, the secondary \ winding is arranged. The primary winding, which consists of two groups wound in opposite directions, and its high-voltage input are arranged concentrically above this
lies on the outer circumference in the axial center of the winding. Since j the ends of the high-voltage winding are mostly in operation; are grounded, there is only a small isolation distance for them
required against the yokes. '

Bei dieser Wicklungsanordnung ergeben sich in den beidenWith this winding arrangement, the two result

vorgenannten möglichen Betriebsfällen unterschiedliche jthe aforementioned possible operating cases different j

Verläufe des magnetischen Kraftflusses. Bei leerlaufen- !Course of the magnetic force flux. When running empty-!

der Sekundärwicklung verläuft der Fluß im Eisenkern und jthe secondary winding has the flux in the iron core and j

schließt sich bei einphasigen Ausführungen über dessen jcloses with single-phase versions via its j

Rückschlußjoche. Der Fluß verläuft ausschließlich im ge- j schlossenen Eisenkreis und ist mit der Primärwicklung und
mit der Sekundärwicklung voll verkettet.Return yokes. The flux runs exclusively in the closed iron circle and is with the primary winding and
fully interlinked with the secondary winding.

Beim Kurzschluß der innen liegenden Sekundärwicklung bleibt
die Flußverkettung der an konstanter Spannung anliegenden
Primärwicklung unverändert, während die Flußverkettung j der kurzgeschlossenen Wicklung zu Null werden muß. Das ■ bedingt, daß der volle magnetische Kraftfluß aus der Kern-In the event of a short circuit in the internal secondary winding remains
the flux linkage of the constant voltage
Primary winding unchanged, while the flux linkage j of the short-circuited winding must be zero. This ■ means that the full magnetic flux from the core

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säule in den Raum innerhalb und zwischen den Wicklungen verdrängt wird und sich außerhalb der Primärwicklung schliessen muß. Der Flußrückschluß kann nur teilweise über die Rückschlußjoche erfolgen; bei dreiphasigen Anordnungen hebt sich ein Teil der piiasenverschobenen Flüsse in den Jochen gegenseitig auf. Ein wesentlicher Anteil des Kraftflusses wird sich über die Kesselwände schließen und auf dem Weg dorthin inaktive metallische Konstruktionsteile durchsetzen. Magnetische Flüsse, die metallisch leitende Bauteile durch-· setzen, rufen in diesen Wirbelströme hervor, die zu zusätzlichen Verlusten und zu schädlichen Erwärmungen führen.column is displaced into the space inside and between the windings and close outside the primary winding got to. The return flow can only partially take place via the return yokes; lifts in three-phase arrangements part of the piiasen-shifted rivers in the yokes each other up. A significant part of the power flow will close over the boiler walls and on the way enforce inactive metallic construction parts there. Magnetic fluxes that carry metallic conductive components through set, cause eddy currents in these, which lead to additional losses and harmful warming.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetgestell der eingangs bezeichneten Gattung mit einfachen Mitteln zu schaffen, bei dem die vorgenannten nachteiligen Wirkungen bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung nicht auftreten, indem dafür Sorge getragen wird, daß der Fluß von allen inaktiven Bauteilen und von der Kesselwand ferngehalten wird.The invention is based on the object of providing a magnetic frame of the type described at the beginning with simple means to create in which the aforementioned adverse effects do not occur in the event of a short-circuited secondary winding, by ensuring that the flow is kept away from all inactive components and from the boiler wall will.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kernrückschlußjoche mit Hilfsjochen versehen sind, die magnetisch widerstandarme Rückschlußwege für den an den beiden axialen Enden der Wicklungen austretenden Fluß bilden.According to the invention this is achieved in that the core yoke are provided with auxiliary yokes, the magnetically low-resistance return paths for the two axial ends of the windings to form exiting flux.

In vorteilhaften Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, daß die Hilfsjoche als Abschirmjoche ausgebildet sind, die mit den KernrückschlußJochen mechanisch verbunden sind, daß die Abschirmjoche aus parallel zur Schichtung der Kernsäule bzw. parallel zur Schichtung der Kernrückschlußjoche geschichteten Transformatorblechen bestehen, daß die Kernrückschlußjoche und die AbschirmjocheIn advantageous embodiments of the subject matter of the invention it can be provided that the auxiliary yokes act as shielding yokes are formed, which mechanically with the core return yokes are connected that the shielding yokes parallel to the stratification of the core column or parallel to the stratification the core return yokes layered transformer sheets exist that the core yoke yokes and the shield yokes

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mittels Endblechen gemeinsam gepreßt zusammengehalten sind, und daß die Grundrißfläche der oberen und unteren Abschirmjoche den Außendurchmesser der äußeren Wicklung einschließt und den gesamten Streufluß erfaßt.are held together pressed together by means of end plates, and that the plan area of the upper and lower shielding yokes includes the outer diameter of the outer winding and includes the total leakage flux.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß für den an den oberen und unteren axialen Wicklungsenden austretenden magnetischen Fluß magnetisch widerstandarme Rückschlußwege geschaffen sind, auf denen praktisch keine Wirbelstromverluste oder Ummagnetisierungsverluste auftreten können.This measure ensures that exiting at the upper and lower axial winding ends magnetic flux magnetically low-resistance return paths are created on which practically no eddy current losses or magnetic reversal losses can occur.

Nachfolgend ist ein konventionelles Magnetgestell und ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand beiliegender Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The following is a conventional magnet frame and an exemplary embodiment of the subject matter of the invention with the aid of the enclosed Drawing described in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Halbdarstellung eines Transformators mit konventionellem Magnetgestell mit dem bei leerlaufender Sekundärwicklung sich einstellenden magnetischen Kraftflußverlauf;Fig. 1 is a schematic half representation of a transformer with a conventional magnet frame with the at no-load secondary winding adjusting magnetic flux curve;

Fig. 2 den Transformator von Fig. 1 mit dem bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung sich einstellenden Kraftflußverlauf;FIG. 2 shows the transformer from FIG. 1 with that which occurs when the secondary winding is short-circuited Force flow curve;

Fig. 3 einen Transformator mit erfindungsgemäßem Magnetgestell mit dem bei leerlaufender Sekundärwicklung sich einstellenden magnetischen Kraftflußverlauf;3 shows a transformer with a magnet frame according to the invention with the secondary winding when the secondary winding is idle established magnetic flux curve;

Fig. 4 einen Transformator mit erfindungsgemäßem Magnetgestell mit dem bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung sich einstellenden Kraftflußverlauf;4 shows a transformer with a magnet frame according to the invention with that with the secondary winding short-circuited developing force flow curve;

Fig. 5 einen Transformator mit erfindungsgemäßem Magnetgestell in schematischer Gesamtansicht;5 shows a transformer with a magnet frame according to the invention in a schematic overall view;

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Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 5; Fig. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 6;Fig. 6 is a view in the direction of arrow A in Fig. 5; Fig. 7 is a view in the direction of arrow B in Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie I - I in Fig. 5 in vergrößerter Ansicht;8 shows a section along the line I - I in FIG. 5 in an enlarged view;

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie II - II in Fig. 5 in vergrößerter Ansicht.9 shows a section along the line II-II in FIG. 5 in an enlarged view.

In Fig. 1 ist ersichtlich der Verlauf des magnetischen Kraftflusses bei eingespeister Primärwicklung W 1 und leerlaufender Sekundärwicklung ¥ 2 in einem Transformator mit konventionellem einphasigem Magnetgestell. .,Dieser Fluß verläuft entsprechend dem Pfeil FL durch die Kernsäule 1 und schließt sich über die Rückschlußjoche 2 und 3. Bei dreiphasigen Magnetgestellen schließt sich der Fluß über die Säulen der beiden restlichen Phasen. Der Fluß verläuft somit ausschließlich im geschlossenen Eisenkreis und ist mit der Primärwicklung und mit der Sekundärwicklung voll verkettet.In Fig. 1 can be seen the course of the magnetic flux with the primary winding W 1 and fed in no-load secondary winding ¥ 2 in a transformer with conventional single-phase magnet frame. ., This flow runs through the core column 1 according to the arrow FL and closes over the return yokes 2 and 3. At three-phase magnetic racks, the flow closes over the pillars of the two remaining phases. The river runs thus exclusively in the closed iron circuit and is full of the primary winding and the secondary winding chained.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten konventionellen einphasigen Magnetgestell ist ersichtlich, daß beim Kurzschluß der innen liegenden Sekundärwicklung W 2 die Flußverkettung der an konstanter Spannung anliegenden Primärwicklung W unverändert bleibt, während die Flußverkettung der kurzgeschlossenen Wicklung W 2 zu Null werden muß. Das bedingt, daß der volle magnetische Kraftfluß entsprechend den Pfeilen aus der Kernsäule 4 in den Raum innerhalb und zwischen den Wicklungen W 1, W 2 verdrängt wird und sich außerhalb der Primärwicklung W 1 schließen muß. Der Flußrückschluß kann hier nur teilweise über die Rückschlußöpche 5, 6 erfolgen; bei dreiphasigen Anordnungen hebt sich ein TeilIn the conventional single-phase magnet frame shown in FIG. 2, it can be seen that the short circuit of the internal secondary winding W 2, the flux linkage of the primary winding W which is at constant voltage remains unchanged, while the flux linkage of the short-circuited winding W 2 must be zero. That means that the full magnetic flux according to the arrows from the core column 4 into the space within and between the windings W 1, W 2 is displaced and must close outside the primary winding W 1. The inference of the river can only partially take place here via the return tabs 5, 6; in three-phase arrangements a part is lifted

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der phasenverschobenen Flüsse in den Jochen gegenseitig auf. Ein wesentlicher Anteil des Kraftflusses wird sich aber über die Kesselwände "K" schließen und kann auf dem Weg dorthin inaktive metallische Konstruktionsteile durch setzen.of the out-of-phase rivers in the yokes on each other. A significant part of the power flow will be but close "K" via the boiler walls and you can access the The way to get there, put through inactive metallic construction parts.

Bei dem in Fig. 3 bis 8 schematisch gezeigten erfindungsgemäßen einphasigen Magnetgestell ist der Magnetkern bzw. sind die mit der Kernsäule 10 mechanisch verbundenen Rückschlußjoche 12, 14, 16, 18 mit Abschirmjochen 20, 22, 24, 26 ausgebildet. Diese Abschirmjoche bestehen aus Transformatorblechen, die parallel zu den die Kernsäule 10 und die Rückschlußjοehe 12, 14, 16, 18 bildenden Transformatorblechen angeordnet bzw. geschichtet sind (vgl. Fig. 8 und 9). Auf diese Weise können die Abschirmjoche, die Rückschlußjoche und die Kernsäule zu einem einzigen mechanischen Verbund vereinigt sein, der mittels Jochendblechen 28, 30 und Preßschrauben 34 und 36 zusammengehalten ist. Das ganze Magnetgestell wird außerdem über Kernbrücken 38 und Kernauflagen 40, die als Querträger dienen, sowie Längsträgern 42, 44 und Zugstangen 46 zusammengehalten. 50 und 32. sind nichtleitende Bandagen zur Spannung der Jochendbleche 28, 30.In the single-phase magnet frame according to the invention shown schematically in FIGS. 3 to 8, the magnet core or the return yokes 12, 14, 16, 18 mechanically connected to the core column 10 are designed with shielding yokes 20, 22, 24, 26. These shielding yokes consist of transformer sheets which are arranged or layered parallel to the transformer sheets forming the core column 10 and the return yokes 12, 14, 16, 18 (cf. FIGS. 8 and 9). In this way, the shielding yokes, the return yokes and the core column can be combined to form a single mechanical assembly which is held together by means of yoke end plates 28, 30 and press screws 34 and 36. The entire magnet frame is also held together by core bridges 38 and core supports 40, which serve as cross members, as well as longitudinal members 42, 44 and tie rods 46. 50 and 32. are non-conductive bandages for tensioning the yoke end plates 28, 30.

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Claims

BROWN, BOVERI & CiE. AKTIENGESELLSCHAFT Ek

MANNHEIM BROWN BOVERI

Mp.no. 507/78 Mannheim, January 30, 1978

ZFE / P 1, Gö / Hz

Patent claims:

M.) Magnetic frame for a single or multi-phase high-voltage reactor transformer or a choke coil for very high short-circuit voltages or very large leakage flux, with at least one core column and the associated core back yoke, as well as arranged coaxially around the core column Windings, characterized in that the core yoke yokes (12, 14, 16, 18) are provided with auxiliary yokes (20, 22, 24, 26), the magnetic low-resistance return paths for the the two axial ends of the windings (11, 13) form exiting flux.

2. Magnet frame according to claim 1, characterized in that the auxiliary yokes (20, 22, 24, 26) as shielding yokes are formed, which with the core return yokes (12, 14, 16, 18) are mechanically connected.

3. Magnet frame according to claim 1 and 2, characterized in that the shielding yokes (20, 22, 24, 26) from parallel to Layering of the core column (10) or layered parallel to the layering of the core back yokes (12, 14, 16, 18) Transformer sheets exist.

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ORfGfNAL INSPECTED

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4. Magnet frame according to at least one of claims 3 rice, characterized in that the core return yokes and the shielding yokes are held together pressed together by means of end plates (28, 30).

5. Magnetic frame according to claim 2, characterized in that the plan area of the upper and lower shielding 3oche (20, 22) includes the outer diameter of the outer winding (11) and covers the entire leakage flux.

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