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DE3138909A1 - Transformator mit vollstaendig in giessharz eingebetteten wicklungen - Google Patents

Transformator mit vollstaendig in giessharz eingebetteten wicklungen

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Publication number
DE3138909A1
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DE
Germany
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channels
voltage winding
transformer according
cooling channels
cast resin
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19813138909
Other languages
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Inventor
Richard Dr.-Ing. 8504 Stein Pfeiffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Transformatoren Union AG
Original Assignee
Transformatoren Union AG
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Publication date
Application filed by Transformatoren Union AG filed Critical Transformatoren Union AG
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Priority to DE8282108563T priority patent/DE3268149D1/de
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Priority to US06/422,183 priority patent/US4488134A/en
Priority to JP57172479A priority patent/JPS5871609A/ja
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    • H01F27/30Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
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    • H01F27/327Encapsulating or impregnating
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Description

138909
. 3
TRANSFORMATOREN UNION Unser Zeichen AKTIENGESELLSCHAFT VPA 81 P 9 1 1. 3
Transformator mit vollständig in Gießharz eingebetteten Wicklungen
Die Erfindung betrifft Transformatoren mit Eisenkern und mit vollständig in Gießharz eingebetteten Oberspannungs- und Unterspannungswicklungen und mit in dem die Wicklungen haltenden und isolierenden Gießharz angeordneten Kühlkanälen.
In einer derartigen durch die DE-PS 20 32 507 bekannten Anordnung dient als Kühlmittel elektrisch leitfähiges Wasser. Dies elektrisch leitfähige Wasser dient zwar vorteilhafterweise gleichzeitig als elektrische Abschirmung beschränkt jedoch die Anwendung der bekannten Anordnung auf Transformatoren mit verhältnismäßig niedrigen Nennspannungen, denn der Einsatz in Transformatoren für höhere Nennspannung erfordert unwirtschaftlich große Wanddicken für die Gießharzkörper. Durch große Wanddicken werden darüber hinaus die Gießharzkörper verhältnismäßig rißanfällig und wirken darüber hinaus in unerwünschter Weise als thermische Isolatoren.
Durch die DE-OS 28 26 299 ist ein Gießharztransformator bekannt, bei dem alle Wicklungen eines Drehstromsystems · in einen Gießharzblock eingeschlossen sind, der einerseits Durchbrüche zur Aufnahme der Kernschenkel eines Eisenkerns aufweist und darüber hinaus vor den Stirnseiten der Wicklungen je eine Mulde zur Aufnahme eines unteren und oberen Joches hat. Die die Joche aufnehmenden Mulden sind bei dieser Anordnung durch Kappen wasserdicht nach außen hin abgeschlossen. In Folge der fehlenden Kühlung innerhalb der Wicklungen und des Kernes ist der Einsatz derartig gestalteter Transformatoren auf verhältnismäßig kleine Nennleistungen bschränkt.
Krt 2 Ste / 29.09.1981
-Λ.
-^- VPA 81 P 9 1 1 3 DE
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für gießharzisolierte Transformatoren eine Anordnung zu schaffen, die einerseits durch Einsatz einer wirksamen Kühlung einen kompakten Aufbau auch für größere Nennleistungen und darüber hinaus auch den Einsatz bei höheren Nennspannungen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für einen Transformator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zusätzlich und getrennt von den Kühlkanälen mindestens im Hauptstreukanal weitere vom Gießharz umschlossene Kanäle vorgesehen sind und daß diese zusätzlichen Kanäle mit einem Isoliergas gefüllt sind.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die im Inneren von Kühlkanälen durchsetzte Oberspannungswicklung allseitig von mit Isoliergas gefüllten Kanälen umgeben ist, daß die räumlich radial zwischen der Oberspannungswicklung und dem Eisenkern liegende Unterspannungswicklung nur auf ihrem äußeren Mantel und ihren Stirnseiten von mit Isoliergas gefüllten Kanälen umfaßt ist und daß innerhalb eines für die Unterspannungswicklung und jeden Eisenkern gemeinsamen Gießharzkörpers lediglich Kühlkanäle vorgesehen sind und daß darüber hinaus die Anschlußleiter der Oberspannungswicklung im wesentlichen durch Isoliergas isoliert sind.
In dieser Anordnung besteht zweckmäßigerweise die Oberspannungswicklung aus räumlich axial übereinander angeordneten, elektrisch in Reihe geschalteten und aus spulenbreitem Blechband gewickelten Spulen und ist die Unterspannungswicklung von einem spiralig aufgewickelten Blechband dargestellt, dessen Breite gleich der axialen Spulenlänge ist.
Zweckmäßige Weiterbildungsmerkmale der Erfindung bestehen darin, daß ein die Kühlkanäle durchströmendes Kühlmittel
<3 <· ο a s (* «
- <3 - VPA SI P 91 1 3 Di
elektrisch isolierend ist und in den Kühlkanalen verdampft und daß als Isoliergas in den zusätzlichen Kanälen überdruck stehendes SFg dient.
Vorteilhafterweise sind die Kühlkanäle und die. gu liehen Kanäle zu je einem selbständigen Kanal§y§t@m buRden, dessen Innendruck an je einem dem Jeweiligen Kanalsystem zugeordneten Wärmetauscher und/oder Reservebehälter einstellbar ist, wobei der Innendruck in, den Kühlkanälen unabhängig vom Betriebszustand immer zwischen dem umgebungsdruck des Transformators und dem Dr«ek in den zusätzlichen Kanälen liegt.
Zur sicheren Beherrschung auch höhere Drücke in den zusätzlichen Kanälen sind deren Umfassungswände mit Glasfasern verstärkt.
Zur Verminderung der Geräuschabstrahlung der erfin.dUngsgemäß ausgeführten Transformatoren sind die die Ofegrapannungs- und die Unterspannungswieklungen enthaltenden Gießharzkörper gegenüber dem Eisenkern federnd einggspannt und dienen dadurch als Dämmwände für vom Eisenkern ausgestrahlte Geräusche.
Der erfindungsgemäße Aufbau von Transformatoren ist sehr vorteilhaft, weil er durch Verringerung der erforderliehen Gießharzmenge und der absoluten Wicklungsabmessungen den Anwendungsbereich von gießharzisolierten Transformatoren in Richtung auf größere Nennleistungen erweitert und da-
JO rüberhinaus auch deren Einsatz bei höheren als bisher beherrschbaren Nennspannungen ermöglicht,
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert j
■ Ein Kernschenkel 1 wird von einer Unterspannungswiok» lung 2 umfaßt. Der Kernsehenkel 1 ist in bekannter Weis©
-M- VPA 81 P9 1 1 3OE
aus Blechlamellen geschichtet und in nicht näher dargestellter Art und Weise über Joche 3 mit weiteren Kernschenkeln 1 eines Drehstromtransformators verbunden.
Die eigentliche Unterspannungswicklung 2 besteht aus Blechband, dessen Breite gleich der Wicklungslänge ist und ist nach dem Wickeln in einen Körper 4 aus Gießharz eingegossen. Dabei sind in und um die Unterspannungswicklung 2 Kühlkanäle 5 vorgesehen.
Eine ihrerseits wieder die Unterspannungswicklung 2 umfassende Oberspannungswicklung ist aus einer Vielzahl von axial übereinander angeordneten Spulen 6 aufgebaut. Die einzelnen Spulen 6 sind aus spulenbreitem Blechband gewickelt und elektrisch in Reihe geschaltet. Die Spulen 6 sind durch einen Körper 7 aus Gießharz mechanisch miteinander verbunden. Der Körper 7 und die Spulen 6 bilden gemeinsam ein Gitter aus radialen Kühlkanälen 8 und axialen Kühlkanälen 9.
Die kreisringförmigen Stirnflächen des die Spulen 6 umfassenden Körpers 7 sind durch Verschlußringe 10 gasdicht abgedeckt, wobei zwischen dem Körper 7 und den Verschlußringen 10 Dichtringe 12 eingespannt sind. Der Hohlraum der Verschlußringe 10 steht über Kanäle 11 mit dem Gitter aus den Kühlkanälen 8 und 9 in Verbindung und dient gleichzeitig als Sammelkammer bei der Zu- und Ableitung des Kühlmittels in die Oberspannungswicklung.
Der Eisenkern aus den Kernschenkeln 1 und den Jochen 3 sowie die Unterspannungswicklung 2 in dem Körper 4 und die aus den Spulen 6 aufgebaute Oberspannungswicklung im Körper 7 sind durch einen Mantel 14 und durch Deckel 13 nach außen hin abgekapselt. Dabei bildet der Mantel mit dem äußeren Mantel des Körpers 7 sowie die Deckel 13 mit den Verschlußringen 10 Kanäle 15, die durch nicht dargestellte, vorzugsweise an die vorhandenen Gießharz-
-X- VPA 81 P91 1 3DE '
körper angeformte, Distanzstücke offengehalten werden.
Auf der Innenseite der Deckel 13 sind Stützwände 17 zum Einspannen der Unterspannungsivicklung 2 vorgesehen. Durch entsprechende Gestaltung der Stützwände 17 befinden sich zwischen diesen und der Außenwand des jeweils zugehörigen Deckels 13 Kanalfortsätze 16, die mit' den Kanälen 15 direkt verbunden sind.
Die Stützwände 17 bilden Kammern 18 vor den Stirnseiten der Unterspannungswicklung 2. Die Kammern 18 sind mit den Kühlkanälen 5 in der Unterspannungswicklung 2 verbunden und in Richtung auf die Kernschenkel 1 und die Joche 3 hin offen und dienen als Kühlmittelsammelbehälter für die Ab- und Zufuhr von Kühlmittel zur Unterspannungswicklung 2 und dem Eisenkern.
Die Berührungsflächen zwischen den Deckeln 13 und dem Mantel 14 sowie zwischen den Stützwänden 17 und dein die Unterspannungswicklung 2 tragenden Körper 4 liegen nicht unittelbar aufeinander, sondern pressen Dichtringe 12, durch die die Spalte zwischen diesen Bauteilen gasdicht verschlossen sind. Dadurch ist es möglich die Kanäle 15 und die Kanalfortsätze 16 mit einem unter Überdruck stehenden Isoliergas, beispielsweise SFg, zu füllen, so daß auch hohe elektrische Nennspannungen an der Oberspannungswicklung sicher beherrscht sind.
Der Eisenkern aus den Kernschenkeln 1 und den Jochen 3 ist federnd zwischen den Deckeln .13 eingespannt und dadurch schwingungstechnisch von den Wicklungen entkoppelt.
Die Kammern in den Verschlußringen 10 und die Kammern 18 sind in nicht dargestellter Weise mit einem Ausgleichsgefäß und mit einer Rückkühl einrichtung für das die Kühlkanäle 5, 8 und 9 durchströmende Kühlmittel verbunden.
-rf- VPA 81 P9 1 13DE
Als Kühlmittel dient dabei zweckmäßigerweise eine nicht brennbare Flüssigkeit, deren Siedetemperatur bei dem in den Kanälen vorgesehenen Betriebsdruck in der Nähe der Betriebstemperatur der Unterspannungswicklung 2 und der . 5 Oberspannungswicklung liegt.
Durch entsprechende Gestaltung und Bemessung der Körper • und 7 aus Gießharz sowie der mit Isoliergas gefüllten Kanäle 15 besteht die Möglichkeit, den Mantel 14 und die Deckel 13 zumindest teilweise aus elektrisch leitendem, " metallischen Werkstoff herzustellen.
10 Patentansprüche
1 Figur

Claims (10)

  1. ¥FA Bi PgI HOE Patentansprüche
    / 1, ^Pransformator mit Eisenkern und vollständig in Gleß- ^■h^rz eingebetteten Ober spannungs- und Untergpannungswicklungen und mit in dem die Wicklungen haltenden und isolierenden Gießharz angeordneten Kühlkanälen> dadurch gekennzeichnet,, daß zusätzlich und getrennt von den Kühlkanälen (5, 3 und 9) mindestens im Hauptstreukanal weitere vom Gießharz umschlossene Kanäle (15, 16) vorgesehen sind und daß diese zusätzlichen Kanäle (15, 16) mit einem Isoliergas gefüllt sind,
  2. 2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, daß die im Inneren von Kühlkanälen (8, 9) durchsetzte Oberspannungswicklung allseitig von mit Isoliergas gefüllten Kanälen (15) umgeben ist, daß die räumlich radial zwischen der Oberspannungswicklung und dem Kernschenkel (1) liegende Unterspannungswicklung (2) nur auf ihrem äußeren Mantel und ihren Stirnseiten von mit Isoliergas gefüllten Kanälen (15, 16) umfaßt ist, daß innerhalb eines für die Unterspannungswicklung (2) und den Eisenkern (1, 3) gemeinsamen Gießharzkörpers (4) lediglich Kühlkanäle (5) vorgesehen sind und daß die Anschlußleiter der Oberspannungswicklung im wesentlichen durch Isoliergas isoliert sind,
  3. 3. Transformator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberspannungswicklung aus räumlich axial übereinander angeordneten elektrisch in Reihe geschalteten und aus spulenbreitem Blechband gewickelten.Spulen (6) besteht und daß die Unterspannungswicklung (2) von einem spiralig aufgewickelten Blechband dargestellt ist, dessen Breite gleich der axialen Spulenlänge ist.
    . -«J- VPA 81 P9ϊ ι 3OE
  4. 4. Transformator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein die Kühlkanäle (5, 8, 9) durchströmendes Kühlmittel elektrisch isolierend ist.
    -
  5. 5. Transformator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in den Kühlkanälen (5, 8, 9) verdampft. ·
  6. 6. Transformator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Isoliergas in den zusätzlichen Kanälen (15, 16) unter Überdruck stehendes SF6 dient.
  7. 7. Transformator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlkanäle (5, 8, 9) und die zusätzlichen Kanäle (15, 16) zu je einem selbständigen Kanalsystem verbunden sind, dessen Innendruck an je einem dem jeweiligen Kanalsystem zugeordneten Wärmetauscher und/oder Reservebehälter einstellbar ist.
  8. 8. Transformator nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendruck in den Kühlkanälen (5, 8, 9) unabhängig vom Betriebszustand immer zwischen dem Umgebungsdruck des Transformators und dem Druck in den zusätzlichen Kanälen'(15, 16) liegt.
  9. 9. Transformator nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Umfassungswände der mit Isoliergas gefüllten zusätzlichen Kanäle.(15, 16) mit Glasfasern verstärkt sind.
  10. 10. Transformator nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die die Oberspannungs- und die Unterspannungswicklung (2) enthaltenden Gießharzkörper (4, 7) gegenüber dem Eisenkern (1, 3) federnd eingespannt sind und als Dämmwände für vom Eisenkern (1, 3) ausgestrahlte Geräusche dienen.
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DE8282108563T DE3268149D1 (en) 1981-09-30 1982-09-16 Transformer with windings embedded in cast resin
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US06/422,183 US4488134A (en) 1981-09-30 1982-09-23 Transformer with windings completely embedded in cast resin
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