EP0061608A1

EP0061608A1 - Trockentransformator oder Drosselspule mit Luftkühlung

Info

Publication number: EP0061608A1
Application number: EP82101788A
Authority: EP
Inventors: Jacobus F.H. Van Der Vegt; Petrus F. Den Hartog
Original assignee: Smit Transformatoren BV
Current assignee: Smit Transformatoren BV
Priority date: 1981-04-01
Filing date: 1982-03-06
Publication date: 1982-10-06
Also published as: DE3113139A1; JPS5812313A

Abstract

Luftgekühlte Trockentransformatoren oder luftgekühlte Drosselspulen mit wenigstens einer um den Kern angeordneten, in eine erstarrte Vergußmasse eingegossenen Wicklung und axial verlaufenden Kühlkanälen zwischen den Wicklungen und/oder Wicklung und Kern, bei denen zwischen wenigstens je zwei Wicklungen und_/oder zwischen der kernnächsten Wicklung und Kern den Kern zirkumferential umfassend oder fast umfassend wenigstens ein geerdeter, elektrisch leitfähiger, unmagnetischer Schirm (14), über die Wicklungshöhe reichend, angeordnet ist. Der Schirm liegt wenigstens einseitig an einem kompakten, einer Wicklung zugeordneten, an einen Luftkanal grenzenden Vergußmassen-Mantel fest an oder ist dort in die Vergußmasse eingegossen, wobei, wenn vorhanden, wenigstens die Innenseite (Luftkanalseite) der Oberspannungswicklung mit einem Schirm (14) versehen ist. Der Schirm (14) besteht vorzugsweise aus einem zylindrisch gebogenen Metalldrahtgewebe.

Description

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Trockentransformator oder eine luftgekühlte Drosselspule mit wenigstens einer um den Kern angeordneten, in eine erstarrte Vergußmasse eingegossenen Wicklung und axial verlaufenden Kühlkanälen zwischen den Wicklungen und/oder Wicklung und Kern.
Aus der Firmendruckschrift der Anmelderin "Resitra Netztransformatoren", Druckwerk 78 TFE-2D, sind Netztransformatoren bekannt, die eine Hochspannungs- und eine Niederspannungswicklung aufweisen. üblicherweise sind die Wicklungen aus Kupferdraht gewickelt und unter Vakuum in Gießharz eingegossen. Axial angeordnete Luftkanäle lassen die Kühlluft von unten nach oben steigen und sorgen für eine ausreichende Kühlung der Wicklungen der bekannten Trockentransformatoren.
Die Kühlkanäle zwischen Oberspannungs- und Unterspannungswicklung haben bei den Transformatoren gemäß Stand der Technik nicht nur die Aufgabe, die Kühlluft zu transportieren, sondern sie haben auch die Aufgabe, die Wicklungen gegeneinander und gegenüber dem Kern zu isolieren. Die lichte Weite der Kühlkanäle ist dabei abgestimmt auf die Isolationsaufgabe; es wäre ohne weiteres möglich, die Kühlkanäle enger zu dimensionieren, wenn nur die Luftkühlung berücksichtigt werden müßte. Es sei als Beispiel genannt: Bei einer Betriebsspannung der Oberspannungswicklung von 30 kV ist eine lichte Weite von ungefähr 25 mm erforderlich, während allein für die Luftkühlungsaufgabe eine lichte Weite von etwa 10 mm ausreichend wäre. Dieses Zahlenbeispiel soll aber nicht einschränkend verstanden sein.
Es stellt sich demnach die Aufgabe, die bekannten Trockentransformatoren und entsprechend gebaute luftgekühlte Drosselspulen so zu bauen, daß bei gleichen äußeren Abmessungen eine höhere Betriebsspannung angelegt werden kann bzw. daß bei gleichen Betriebsspannungen kleinere äußere Abmessungen möglich sind.
Diese technische Aufgabe wird gelöst bei Trockentransformatoren oder Drosselspulen der eingangs genannten Art, die folgende Merkmale aufweisen:

- Wenigstens ein geerdeter, elektrisch leitfähiger, unmagnetischer Schirm ist zwischen wenigstens je zwei Wicklungen und /oder zwischen der kernächsten Wicklung und Kern, den Kern zirkumferential umfassend oder fast umfassend, über die Wicklungshöhe reichend, angeordnet,
- der Schirm liegt wenigstens einseitig an einem kompakten, einer Wicklung zugeordneten und an einen Luftkanal grenzenden, richtig dimensionierten, Gußmassen-Mantel fest an oder ist dort in die Vergußmasse eingegossen,
- wenn vorhanden, ist wenigstens die Innenseite (Luftkanalseite) der Oberspannungswicklung mit einem Schirm versehen..

Durch den geerdeten Schirm wird verhindert, daß eine sehr hohe Spannung über dem Luftspalt steht. Die Spannung wird vielmehr erniedrigt, so daß der Luftspalt nicht mehr maßgebend als Isolationsstrecke dienen muß. Insgesamt werden damit die vorstehend genannten Aufgaben erfüllbar.
Bei der Konstruktion und dem Einbau des Schirmes muß darauf geachtet werden, daß der Schirm in sich keine Wicklung bildet, sondern auf seiner ganzen Höhe eine Leitfähigkeitsunterbrechung aufweist. Das kann beispielsweise geschehen durch einen schmalen, von oben nach unten reichenden Schlitz. Vorzugsweise wird jedoch der Schirm so ausgeführt, daß er im Bereiche der Unterbrechung sich überlappende, voneinander isolierte Seitenkanten aufweist.
Zur Vergleichmäßigung des Potentials der Wicklungen am Fuß und Kopf der Wicklungen können sogenannte Potentialringe vorgesehen werden, die den Abschluß des Schirmes nach oben oder unten bilden. Weitere Merkmale, die aus weiteren Unteransprüchen hervorgehen, werden in der Beschreibung erläutert.
Die Beschreibung erfolgt anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Figur 1 Durchschnitt durch einen Phasenteil eines Trockentransformators;
Figur 2 einen Schnitt durch den Transformator gemäß II...II;
Figur 3 in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines für die Durchführung der Erfindung bestimmten Schirmes.

In Figur 1 ist in teilweise geschnittener Seitenansicht ein Phasenteil 1 eines Trockentransformators dargestellt, das in seiner äußeren Abmessung einem der bekannten Netztransformatoren der Anmelderin im wesentlichen gleicht. Der Phasenteil 1 ist mit herausgezogenen Anschlüssen 2, 3 versehen, in denen geschützt die Anschlußelektroden 4 liegen. Die Elektroden 4 sind elektrisch verbunden mit der aus einzelnen Abschnitten bestehenden Oberspannungswicklung 5. Wie bekannt, ist die Oberspannungswicklung 5 um den Kern 6 herum angeordnet und in eine erstarrte Vergußmasse 7 eingebettet. Zur Kernmitte folgend ist weiterhin um den Kern 6 eine Unterspannungswicklung 8 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise ebenfalls in einen entsprechende Vergußmasse 9 eingegossen ist.
Außerdem verlaufen Kühlkanäle 10 bzw. 11 axial und zirkumferential um den Kern, und zwar zwischen der Ober-und Unterspannungswicklung sowie zwischen Unterspannungswicklung 8 und Kern 6. Diese Konfiguration entspricht im wesentlichen noch dem Stand der Technik.
Abweichend von dem Stand der Technik ist bei dem vorliegenden Trockentransformator im inneren Mantel der Oberspannungswicklung des Phasenteils 1 ein elektrisch leitfähiger, unmagnetischer Schirm 14 angeordnet, wobei jedoch in dem Schirm eine schmale Lücke (Spalt 23) vorgesehen ist, die von oben nach unten reicht, so daß eine über die gesamte Höhe reichende Leitfähigkeitsunterbrechung gegeben ist (vergl. Fig. 3). Der Schirm 14 liegt im vorliegenden Falle fest an der Innenseite der Vergußmasse 7 an, die einen zylindrischen Hohlmantel um die ihr zugeordnete Oberspannungswicklung bildet. Wird, wie vorzugsweise vorgesehen, der Schirm aus einem feinen Metalldrahtgewebe hergestellt, so wird dieses Gewebe mit an die Vergußmasse angegossen bzw. in diese eingegossen. Das Metallgewebe besteht beispielsweise aus einem feinen Kupfer-Draht mit einer Maschenweite von 1 - 2 mm Maschenweite. Die Maschenweite ist jedoch nicht kritisch, sondern wird in erster Linie durch vorgegebene, käuflich erhältliche Materialien bestimmt. Sie findet nach oben ihre Grenze in der elektrischen Potentialdurchdringung, wie dies dem Fachmann an sich bei derartigen Abschirmungen bekannt ist.
Anstelle eines Metalldrahtgewebes kann der Schirm auch auf die Innenseite der Vergußmassen-Mantelung aufgalvanisiert sein, dort aufgeklebt oder anderweitig aufgetragen sein. Anstelle eines Reinmetall-Schirmes können auch entsprechende Legierungen verwendet werden; auch andere leitfähige Materialien, wie Graphit, sind geeignet. Die leitfähige Beschichtung kann mit Perforationen oder Unterbrechungen versehen sein, beispielsweise, um die Haftung zu verbessern. In jedem Falle muß eine ausgewogene Verteilung zwischen offenen und geschlossenen Bereichen gegeben sein, wobei der Fachmann durch einfaches Experimentieren eine entsprechende Konfiguration finden kann.
Wie sich aus der Figur 1 ferner ergibt, ist in diesem Ausführungsbeispiel auch die Unterspannungswicklung 8 beidseitig an dem aus der Vergußmasse gebildeten Mantel 9' mit weiteren Schirmen 15, 16 versehen, die ebenfalls fest an der Vergußmasse anliegen und jeweils an Luftkanäle, hier Luftkanäle 10, 11 angrenzen. Zu bemerken ist, daß der Schirm 16 zwischen Wicklung und Kern angebracht ist. Ein weiteres wesentliches Merkmal der schirme 14 - 16 ist, daß sie an einem gemeinsamen Erdpotential angelegt sind, welches durch eine nach außen geführte Litze 17 mit Anschluß elektrisch mit einer entsprechenden Erdleitung zu verbinden ist. Die Litze 17 ist über einen Kabelschuh 18 mit dem Schirm 14 bzw. 15 bzw. 16 verbunden. Die Schirme sind auch noch untereinander verbunden, wobei diese Verbindungen jedoch nicht im einzelnen dargestellt sind. Die Schirme 14, 15, 16 sind selbstverständlich nicht mit den Wicklungen verbunden!
In der Figur 2 ist ersichtlich, daß der Schirm 14 praktisch einen Bogen von 360° beschreibt, wobei im überlappungsbereich 20 sich die Seitenkanten etwa 10 - 20 mm überlappen, jedoch voneinander isoliert sind. Diese Anordnung soll auf der einen Seite eine vollständige Rundum-Abschirmung gewährleisten, während gleichzeitig keine weitere Spule dabei entstehen kann. Die Einzelheiten der Wicklungen sind in den Figuren nicht dargestellt.
Figur 3 stellt isoliert einen Schirm 14 dar. Es ist erkennbar, daß der Schirm 14 ein etwa zylindrisches Gebilde mit offenen Grundseiten ist. Der Mantel wird durch ein feines Metalldrahtgewebe gebildet. Die Mantelkanten 20, 21 liegen im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 etwas voneinander entfernt (nicht überlappend), so daß sich ein schmaler Spalt 23 bildet. Weiterhin ist aus der Figur 3 ersichtlich, daß je ein Potentialring 24, 25 den oberen und unteren Abschluß des Schirmes 4 bildet, der mit dem Gewebematerial verlötet ist. Dieser Potentialring, dessen Kontur auch aus Figur 2 erkennbar ist, sorgt dafür, daß das Steupotential am Fuß und am Ende der Wicklung möglichst kleingehalten wird. Er besteht beispielsweise aus 2 - 3 mm starkem rundem Kupferdraht.
Wesentlich erscheint es, daß die Schirme 14, 15, 16 einseitig fest anliegend mit der Vergußmasse verbunden sind, so daß auf dieser Seite sich keine Hohlräume bilden können, die die Wirkung beeinträchtigen könnten. Wie Messungen zeigen, lassen es die eingebauten Schirme zu, daß die lichte Weite der Luftkanäle wesentlich, teilweise bis über die Hälfte, verkleinert werden gegenüber Transformatoren mit gleicher Spannung.

Claims

1. Luftgekühlter Trockentransformator oder luftgekühlte Drosselspule mit wenigstens einer um den Kern angeordneten, in eine erstarrte Vergußmasse eingegossenen Wicklung, und axial verlaufenden Kühlkanälen zwischen den Wicklungen und/oder Wicklung und Kern,
gekennzeichnet durch
wenigstens einen geerdeten, elektrisch leitfähigen, unmagnetischen Schirm (14; 15; 16), der zwischen wenigstens je zwei Wicklungen (5; 8) und/oder zwischen der kernnächsten Wicklung (8) und Kern (6) den Kern zirkumferential umfassend oder fast umfassend, über die Wicklungshöhe reichend, angeordnet ist, welcher Schirm (14; 15; 16) wenigstens einseitig an einem kompakten, einer Wicklung zugeordneten, an einen Luftkanal grenzenden Vergußmassen-Mantel (9') fest anliegt oder dort in die Vergußmasse eingegossen ist, wobei, wenn vorhanden, wenigstens die Innenseite (Luftkanalseite) der Oberspannungswicklung mit einem Schirm (14) versehen ist.

2. Transformator oder Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (14; 15; 16) aus einem zylindrisch gebogenen Metalldrahtgewebe besteht.

3. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm aus einer aufgalvanisierten, aufgeklebten oder anderweitig aufgetragenen leitfähigen Beschichtung besteht.

4. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung perforiert ist.

5. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Schirmes (14; 15; 16) wenigstens eine, über die gesamte Höhe reichende Leitfähigkeitsunterbrechung (23) aufweist.

6. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm im Bereich der Unterbrechung sich überlappende, isolierte Seitenkanten (21; 22) aufweist.

7. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm auf wenigstens einer Grundseite Potentialringe (24; 25) aufweist.

8. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme mit einer Litze (17) zur Erdverbindung versehen sind.