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EP4115435B1 - Elektrisches gerät mit beulenkessel - Google Patents

Elektrisches gerät mit beulenkessel

Info

Publication number
EP4115435B1
EP4115435B1 EP21721848.6A EP21721848A EP4115435B1 EP 4115435 B1 EP4115435 B1 EP 4115435B1 EP 21721848 A EP21721848 A EP 21721848A EP 4115435 B1 EP4115435 B1 EP 4115435B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
electrical device
barrier system
section
bulging portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP21721848.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4115435A1 (de
EP4115435C0 (de
Inventor
Jens Hoppe
Karsten LOPPACH
Christian Reichert
Thomas Wende
Bilen Özen
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.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority to EP25214168.4A priority Critical patent/EP4668298A2/de
Publication of EP4115435A1 publication Critical patent/EP4115435A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4115435C0 publication Critical patent/EP4115435C0/de
Publication of EP4115435B1 publication Critical patent/EP4115435B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/321—Insulating of coils, windings, or parts thereof using a fluid for insulating purposes only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields

Definitions

  • the invention relates to an electrical device for connection to a high-voltage network, comprising a vessel filled with insulating fluid, which has at least one side wall forming a flat wall section and a radially outwardly curved bulge section that increases the internal volume of the vessel and extends between two axial edges, an active part arranged in the vessel comprising a core and at least one winding enclosing a section of the core, and at least one winding barrier system enclosing one or more windings, wherein the bulge section is shaped to be complementary to a section of the winding barrier system and is located at a distance from it, wherein an additional barrier is arranged between the winding barrier system and the bulge section, which has a circular section facing the bulge section and bent radially outwards, and two flat planar sections, each extending from the circular section to a free end along an axial fold.
  • transformers have an active part that has a magnetizable core formed from iron sheets pressed together with their flat sides against each other.
  • the core forms a closed magnetic circuit.
  • the iron sheets are pressed together using a press frame.
  • the core forms, for example, three legs connected by a lower and upper yoke.
  • Each core leg is surrounded by an inner secondary winding and an outer primary winding.
  • the core and these windings are arranged concentrically.
  • a transformer with a barrier that has both a round section and flat sections is made of... JP S54 105731 A known.
  • the active component grows larger, while the required transport dimensions of the boiler often have to be kept constant. For this reason, the distance between the active component and the boiler decreases. However, depending on the required operating voltage, this distance must not fall below a minimum distance.
  • bulged boilers In which the boiler has side walls that form bulges. These bulges are located opposite the windings, so that the distance between the winding and the boiler wall does not fall below the required minimum distance.
  • bulged boilers have the disadvantage that high electric field strengths can develop due to the resulting corners at the transition between the bulged section and the flat section of the side wall.
  • the object of the invention is therefore to improve the reduction of the field in the edge area and thus avoid an electrical flashover.
  • the invention solves this problem by providing at least one adjuster that extends between the winding barrier system and the planar section of the additional barrier.
  • an additional barrier is arranged between the bulged section of the side wall to divide the free oil passage.
  • the additional barrier has a round section that, like the bulged section, is bent radially outwards.
  • two flat sections are provided, each extending in a plane, so that a sharp bend, a fold, or in other words, a rebate extending axially is formed between each flat section and the round section.
  • This rebate extends axially The direction is different, whereas the circular section, like the bulged section of the side wall, is curved radially outwards and thus rounded.
  • the two flat sections of the additional barrier extend from the circular section to their free end.
  • an additional barrier designed according to the invention advantageously divides the free oil passage – particularly at the kinks in the side wall.
  • an electrical device is thus provided whose active part can be designed for higher power outputs, i.e., higher voltages or higher currents, without having to deviate from the required transport dimensions.
  • the spacer which can also be referred to as a standoff, is also made of pressed wood, cardboard or paper and serves to align the respective plan section of the additional barrier, whose free end could otherwise align freely.
  • the electrical device according to the invention is, for example, a transformer or an inductor. If the electrical device is a transformer, it has one or more pairs of inductively coupled windings.
  • the two windings of a winding pair are, for example, arranged concentrically to each other, with one winding being a low-voltage winding and the other a high-voltage winding.
  • a core leg extends through both windings as a core section.
  • the winding barrier system is advantageously formed from a series of barriers separated by oil channels, resulting in improved radial field attenuation. These barriers are made of pressed wood. However, such barrier systems are already known to those skilled in the art, so a detailed description of the exact construction of such a barrier system is omitted here.
  • the barrier system preferably has a circular cylindrical outer contour.
  • An additional barrier extends between this barrier system and the main barrier. This additional barrier is advantageously made of an electrically non-conductive material, such as particleboard. Alternatively, the additional barrier can also be made of paper or cardboard.
  • the round section is shaped to be complementary to the bulged section. According to this advantageous further development of the invention, the round section maintains a constant distance from the rounded, outwardly curved bulged section.
  • planar sections extend parallel to the flat section of the side wall.
  • the electric field is further subdivided at the edges of the side wall.
  • the additional barrier is held by at least one hinged segment arranged at a distance from the winding barrier system and by a retaining band also spaced at a distance from the winding barrier system and the bulged section.
  • the additional barrier is held in place by a retaining band and cap segments.
  • the cap segments which are generally already installed in the boiler, are used to hold the additional barrier.
  • the retaining band which is designed, for example, as a flat band, extends around the additional barrier system so that, for example, its flat side rests against its outer contour. From there, it is wound around the rounded section of the additional barrier system, with suitable openings or slots provided in the additional barrier.
  • the retaining band is made, for example, of cardboard, paper, or another malleable pressed wood product.
  • the tensioner is conveniently attached to the winding barrier system via the retaining strap.
  • Cords made of cardboard, paper, or another non-conductive material are used to attach it to the respective plan section, for example, to the free end of each plan section.
  • the tensioner has suitable openings for this purpose.
  • Each tensioner is provided with slots through which the retaining strap can be threaded.
  • the winding barrier system has a circular cylindrical outer contour, and the bulge section defines a portion of a circular hollow cylinder, with the winding barrier system and the bulge section being arranged concentrically to each other.
  • the windings are cylindrical and arranged concentrically to each other and to the core leg they surround. According to this further development of the invention, this also applies to the winding barrier system, which, due to its complementary shape, then also affects the bulge section. This section is then a segment or portion of a circular cylinder.
  • the bulged section and the rounded section each define a section of a hollow cylinder, wherein the hollow cylinders have different radii and the bulged section and the rounded section are arranged concentrically to each other.
  • the bulged section and the winding barrier system also applies to the rounded section and the bulged section.
  • the two edges of the side wall, between which the bulged section extends, and the two folds of the additional barrier, between which the rounded section extends form the same angle with respect to a common center point.
  • Figure 1 shows an embodiment of an electrical device 1 according to the prior art in a sectional view from above.
  • the electrical device 1 shown is designed as a power transformer 1, which has a vessel filled with an insulating fluid, of which only one side wall 2 is visible.
  • the side wall 2 has a flat wall section 3 and a radially outwardly convex section 4 that extends into the inner volume of the vessel.
  • the convex section is arranged between two axial edges 5 and 6 extending in an axial direction. The axial direction extends in Figure 4 into the drawing plane or comes out of the drawing plane.
  • a high-voltage winding 7 and a low-voltage winding 8 are arranged concentrically to each other. and are arranged around a core leg that is not depicted in a figure.
  • the bulged section 4 is convex, increasing the internal volume of the tank, so that a required minimum distance is maintained between the high-voltage winding 7 and the side wall 2, thus preventing high electric field strengths and voltage flashovers inside the transformer 1.
  • high electric field strengths can occur at the edges shown as corners in the sectional view, so that the operating voltage of the power transformer cannot be increased further without voltage flashovers occurring at these corners or bends, which would irreparably damage the electrical device.
  • Figure 2 shows an embodiment of the electrical device 9 according to the invention, which is again designed as a transformer 9.
  • the transformer 9, only partially shown in a sectional top view, has a tank or boiler from which the Figure 2 Only one side wall 2 is shown, which again has a flat wall section 3 and a radially outwardly curved bulge section 4.
  • the bulge section 4 extends between axially extending edges 5 and 6, which are in Figure 2 due to the chosen cropped representation, corners 5 and 6 are clearly indicated.
  • Transformer 9 is filled with an insulating fluid, for example a mineral oil or an ester liquid. Inside it is a magnetizable core, from which in Figure 2 Only one core leg 10 is recognizable.
  • the core leg 10 is concentrically enclosed by a low-voltage winding 8 and a high-voltage winding 7.
  • the two windings 7 and 8 are in turn surrounded by a barrier system 11, which consists of individual radially spaced barriers 12. Between the Barriers 12 of the barrier system 11 are formed with oil channels that increase the electrical strength of the transformer 9.
  • an additional barrier 13 is discernible, which has a circular section 14 facing the bulged section 4, from which two flat sections 15 and 16 extend towards a free end.
  • the circular section 14 is form-complementary to the circular cylindrical outer contour of the winding barrier system 11 and form-complementary to the bulged section 4 of the side wall 2.
  • the flat sections 15 and 16 extend essentially parallel to the flat wall sections 3 of the side wall 2. In other words, the flat sections 15 and 16 extend from the axial folds 17 and 18, which are located in Figure 2 due to the two-dimensional representation, they are again depicted as corners.
  • the circular section 14 transitions into one of the planar sections 15 and 16 at the aforementioned axial folds 17 and 18.
  • the additional barrier 13 is formed in one piece. In the illustrated embodiment, it consists of pressed wood, like the barriers 12 of the winding barrier system 11.
  • the additional barrier can be made of cardboard, paper, or even an electrically non-conductive plastic.
  • Figure 3 shows the attachment of the additional barrier 13 in more detail. It can be seen that it is held at a distance from the outer barrier 12 of the winding barrier system 11 by means of cap segments 19.
  • the cap segments 19, which are also rounded, are L-shaped in a longitudinal section view and are clamped at their shorter base end by a lower fastening system 20.
  • the fastening system 20 also serves to attach the barriers 12 of the winding barrier system 11 and is located here on the bottom of the tank. Longitudinal slots are formed between two adjacent cap segments 19, through which a plan section 16 of the additional barrier 13 extends.
  • a retaining band 21 is provided, which is made of cardboard and designed as a flat band.
  • the retaining band rests with its flat side against the outer contour of the winding barrier system 11 and is guided from there through a slot 22 in the round section 14 of the additional barrier 13, so that the retaining band 21 surrounds the round section from the outside and thus provides additional support for the additional barrier 13.
  • a spacer or adjuster 22 is visible, which has an angled foot section 23 that rests against the outer contour of the winding barrier system 11.
  • the retaining strap is guided over the foot section, so that the retaining strap 21 presses the foot section 23 against the winding barrier system 11.
  • An adjuster slot 24 is formed in the lower area of the adjuster 22, through which the retaining strap 21 is guided.
  • the fastening cord can also be made of another electrically non-conductive material.
  • the adjuster 22 is dimensionally stable, ensuring a firm and stable alignment of the planar sections 16 with the flat wall sections.
  • FIG. 4 The illustration shows the attachment of the cap segments 19 to the fastening system 20.
  • the L-shaped design of the cap segments 19 is visible in longitudinal section.
  • the inner barriers 12 of the winding barrier system 11 are recognizable due to a partially transparent representation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz mit einem mit Isolierfluid befüllten Kessel, der wenigstens eine Seitenwand aufweist, die einen planen Wandabschnitt und einen das Innenvolumen des Kessels vergrößernden radial nach außen gewölbten Beulenabschnitt ausbildet, der sich zwischen zwei axialen Kanten erstreckt, einem in dem Kessel angeordneten Aktivteil, das einen Kern und wenigstens eine einen Abschnitt des Kerns umschließende Wicklung aufweist, und wenigstens einem eine oder mehrere Wicklungen umschließenden Wicklungsbarrierensystem, wobei der Beulenabschnitt formkomplementär zu einem Abschnitt des Wicklungsbarrierensystem ausgebildet ist und diesem mit Abstand gegenüber liegt, wobei zwischen dem Wicklungsbarrierensystem und dem Beulenabschnitt eine Zusatzbarriere angeordnet ist, die einen dem Beulenabschnitt zugewandten und radial nach au-ßen gebogenen Rundabschnitt und zwei ebene Planabschnitte aufweist, die sich jeweils an einem axialen Falz von dem Rundabschnitt aus zu einem freien Ende hin erstrecken.
  • Ein solches elektrisches Gerät ist aus der Praxis bekannt. So weisen beispielsweise Transformatoren ein Aktivteil auf, das über einen magnetisierbaren Kern verfügt, der aus mit ihren Flachseiten aneinander liegenden Eisenblechen gebildet ist. Dabei bildet der Kern einen geschlossenen Magnetkreis aus. Die Eisenbleche werden mithilfe eines Pressrahmens aneinander gepresst. Bei dreiphasigen Aktivteilen bildet der Kern beispielsweise drei Schenkel aus, die über ein unteres und oberes Joch miteinander verbunden sind. Dabei ist jeder Kernschenkel von einer inneren Sekundärwicklung und einer äußeren Primärwicklung umgeben. Der Kern und die besagten Wicklungen sind konzentrisch zueinander angeordnet. Ein Transformator mit einer Barriere, die sowohl einen Rundabschnitt als auch Planabschnitte aufweist, ist aus der JP S54 105731 A bekannt. Durch die Steigerung von Leistung und Spannung vergrößert sich das Aktivteil, wobei oftmals die geforderten Transportmaße des Kessels konstant gehalten werden müssen. Aus diesem Grunde wird der Abstand des Aktivteils zum Kessel immer kleiner. In Abhängigkeit der geforderten Betriebsspannung darf dieser Abstand jedoch einen Mindestabstand nicht unterschreiten.
  • Um diesen Mindestabstand zu gewährleisten, werden so genannte Beulenkessel eingesetzt, bei denen der Kessel Seitenwände aufweist, die so genannte Beulen ausbilden. Diese Beulen liegen den Wicklungen gegenüber, so dass der Abstand zwischen Wicklung und Kesselwand den geforderten Mindestabstand nicht unterschreitet. Solchen Beulenkesseln haftet jedoch der Nachteil an, dass aufgrund der entstehenden Ecken im Übergang zwischen dem Beulenabschnitt und dem planen Abschnitt der Seitenwand sich hohe elektrische Feldstärken einstellen können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Abbau des Feldes im Kantenbereich zu verbessern und somit einen elektrischen Überschlag vermeiden.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass wenigstens ein Ansteller vorgesehen ist, der sich zwischen dem Wicklungsbarrierensystem und dem Planabschnitt der Zusatzbarriere erstreckt.
  • Erfindungsgemäß ist zwischen dem Beulenabschnitt der Seitenwand zur Aufteilung der freien Ölstrecke eine Zusatzbarriere angeordnet. Die Zusatzbarriere verfügt über einen Rundabschnitt, der ähnlich wie der Beulenabschnitt radial nach au-ßen gebogen ist. Beidseitig des Rundabschnittes sind zwei ebene Planabschnitte vorgesehen, die sich jeweils in einer Ebene erstrecken, so dass ein in axialer Richtung verlaufender scharfer Knick, eine Abkantung oder mit einem anderen Wort ein Falz zwischen jedem Planabschnitt und dem Rundabschnitt ausgebildet ist. Dieser Falz erstreckt sich in axialer Richtung, wohingegen der Rundabschnitt wie der Beulenabschnitt der Seitenwand radial nach außen gebogen und somit rundlich ausgestaltet ist. Die beiden Planabschnitte der Zusatzbarriere erstrecken sich von dem Rundabschnitt zu ihrem freien Ende hin.
  • Es hat sich herausgestellt, dass eine erfindungsgemäß ausgestaltete Zusatzbarriere die freie Ölstrecke - insbesondere an den Knickstellen der Seitenwand - elektrisch vorteilhaft unterteilt. Im Rahmen der Erfindung ist somit ein elektrisches Gerät bereitgestellt, dessen Aktivteil für höhere Leistungen, also höhere Spannungen oder höhere Ströme, ausgelegt sein kann, ohne dass von den geforderten Transportmaßen abgewichen werden muss.
  • Der Ansteller, der synonym auch als Abstandshalter bezeichnet werden kann, besteht ebenfalls aus Pressspan, Pappe oder Papier und dient zum Ausrichten des jeweiligen Planabschnitts der Zusatzbarriere, deren freies Ende sich sonst frei ausrichten könnte.
  • Das erfindungsgemäße elektrische Gerät ist beispielsweise ein Transformator oder eine Drossel. Ist das elektrische Gerät ein Transformator, verfügt dieser über ein oder mehrere Paare von induktiven miteinander gekoppelten Wicklungen. Die beiden Wicklungen eines Wicklungspaare sind beispielsweise konzentrisch zueinander angeordnet, wobei eine Wicklung eine Niederspannungswicklung und die andere Wicklung eine Hochspannungswicklung ist. Durch beide Wicklungen erstreckt sich ein Kernschenkel als Kernabschnitt.
  • Das Wicklungsbarrierensystem ist vorteilhafterweise aus einer Reihe von Barrieren gebildet, die zwischen sich Ölkanäle begrenzen, so dass es zu einem verbesserten Abbau des elektrischen Feldes in radialer Richtung kommt. Dabei sind die Barrieren aus Pressspan gebildet. Solche Barrierensysteme sind dem Fachmann jedoch bekannt, so dass an dieser Stelle auf eine Darstellung des genauen Aufbaus eines solchen Barrierensystems verzichtet werden kann. Das Barrierensystem weist bevorzugt eine kreiszylindrische Außenkontur auf. Zwischen diesem Barrierensystem erstreckt sich die Zusatzbarriere, die vorteilhafterweise aus einem elektrisch nicht-leitenden Material bspw. aus Pressspan hergestellt ist. Abweichend davon, ist die Zusatzbarriere auch aus Papier, oder Pappe hergestellt.
  • Vorteilhafterweise ist der Rundabschnitt formkomplementär zum Beulenabschnitt ausgebildet. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung weist der Rundabschnitt einen gleichbleibenden Abstand zu dem rundlich nach außen gebogenen Beulenabschnitt auf.
  • Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn sich die Planabschnitte jeweils parallel zum planen Wandabschnitt der Seitenwand erstrecken. Bei einer parallelen Ausrichtung der Planabschnitte zum planen Abschnitt der Seitenwand des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts wird das elektrische Feld an den Kanten der Seitenwand noch weiter unterteilt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Zusatzbarriere mittels wenigstens eines mit Abstand zum Wicklungsbarrierensystem angeordneten Klappsegmentes und mittels eines Haltebandes mit Abstand zum Wicklungsbarrierensystem und zum Beulenabschnitt gehalten. Die Halterung der Zusatzbarriere erfolgt im Rahmen der Erfindung mittels eines Haltebandes und mit Hilfe von Kappensegmenten. Die Kappensegmente, die in der Regel ohnehin im Kessel verbaut sind, werden zur Halterung der Zusatzbarriere eingesetzt. Das Halteband, das beispielsweise als Flachband ausgestaltet ist, erstreckt sich um das Zusatzbarrierensystem herum, so dass es beispielsweis mit seiner Flachseite an dessen Außenkontur anliegt. Von dort aus wird es um den Rundabschnitt des Zusatzbarrierensystems gewickelt, wobei in der Zusatzbarriere geeignete Durchgangsöffnungen oder Schlitze vorgesehen sind. Das Halteband besteht im Rahmen der Erfindung beispielsweise aus Pappe, Papier oder einem anderen formbaren Pressspan.
  • Der Ansteller ist dabei zweckmäßigerweise über das Halteband an dem Wicklungsbarrierensystem befestigt. Zur Befestigung an dem jeweiligen Planabschnitt zum Beispiel an dem freien Ende eines jeden Planabschnittes dienen Schnüre aus Pappe, Papier oder einem anderen nicht-leitenden Material. Hierzu weist der Ansteller zweckmäßige Durchführungsöffnungen auf. Zur Aufnahme und zum Durchführen ist jeder Ansteller mit Schlitzen versehen, durch die das Halteband geführt werden kann.
  • Vorteilhafterweise weist das Wicklungsbarrierensystem eine kreiszylindrische Außenkontur auf und der Beulenabschnitt begrenzt einen Abschnitt eines kreisförmigen Hohlzylinders, wobei das Wicklungsbarrierensystem und der Beulenabschnitt konzentrisch zueinander angeordnet sind. Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, sind die Wicklungen zylindrisch ausgestaltet und konzentrisch zueinander und zu dem von ihnen umgebenden Kernschenkel angeordnet. Dies trifft gemäß dieser Weiterentwicklung der Erfindung auch auf das Wicklungsbarrierensystem zu, das sich dann aufgrund der formkomplementären Ausgestaltung auch auf den Beulenabschnitt auswirkt. Dieser ist dann ein Segment oder Abschnitt eines Kreiszylinders.
  • Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung begrenzen der Beulenabschnitt und der Rundabschnitt jeweils einen Abschnitt eines Hohlzylinders, wobei die Hohlzylinder unterschiedliche Radien aufweisen und der Beulenabschnitt und der Rundabschnitt konzentrisch zueinander angeordnet sind. Gemäß dieser Variante trifft das weiter oben zum Beulenabschnitt und dem Wicklungsbarrierensystem ausgeführte, auch auf den Rundabschnitt und den Beulenabschnitt zu.
  • Vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn die beiden Kanten der Seitenwand, zwischen denen sich der Beulenabschnitt erstreckt und den beiden Falzen der Zusatzbarriere zwischen denen sich der Rundabschnitt erstreckt bezüglich eines gemeinsamen Mittelpunktes den gleichen Winkel aufspannen.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
    • Figur 1
    eine geschnittene Draufsicht auf ein elektrisches Gerät gemäß dem Stand der Technik,
    Figur 2
    ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts in einer geschnittenen Draufsicht,
    Figur 3
    die Befestigung der Zusatzbarriere an dem Wicklungsbarrierensystem und
    Figur 4
    die Befestigung des Kappensegmentes und die Segmente des Wicklungsbarrierensystems in einer perspektivischen Ansicht verdeutlichen.
  • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Geräts 1 gemäß dem Stand der Technik in einer geschnittenen Querschnittsansicht von oben. Das gezeigte elektrische Gerät 1 als Leistungstransformator 1 ausgeführt, der über einen mit einem Isolierfluid befüllten Kessel verfügt, von dem lediglich eine Seitenwandung 2 erkennbar ist. Die Seitenwandung 2 weist einen planen Wandabschnitt 3 und einen sich in das Innenvolumen des Kessels vergrößernden radial nach außen gewölbten Beulenabschnitt 4 auf. Der Beulenabschnitt ist zwischen zwei sich in einer axialen Richtung erstreckenden axialen Kanten 5 und 6 angeordnet. Die axiale Richtung geht in Figur 4 in die Zeichenebene hinein bzw. kommt aus der Zeichenebene heraus.
  • Innerhalb des mit seiner Seitenwandung 2 nur teilweise dargestellten Tanks ist eine Oberspannungswicklung 7 sowie eine Unterspannungswicklung 8 angeordnet, die konzentrisch zueinander und zu einem figürlich nicht-dargestellten Kernschenkel angeordnet sind.
  • Es ist erkennbar, dass der Beulenabschnitt 4 das Innenvolumen des Tanks vergrößernd nach außen gewölbt ist, so dass zwischen der Oberspannungswicklung 7 und der Seitenwand 2 ein geforderter Mindestabstand gewahrt bleibt und hohe elektrischen Feldstärken mit Spannungsüberschlägen im Inneren des Transformator 1 vermieden sind. Wie bereits weiter oben in der Beschreibung ausgeführt wurde, können jedoch an den in der gezeigten Schnittansicht als Ecken dargestellten Kanten, hohe elektrische Feldstärken auftreten, so dass die Betriebsspannung des Leistungstransformators nicht weiter erhöht werden kann, ohne dass an diesen Ecken oder Abkantungen Spannungsüberschläge auftreten, die das elektrische Gerät irreparabel beschädigen würden.
  • Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts 9, das wieder als Transformtor 9 ausgeführt ist. Der in einer geschnittenen Draufsicht nur teilweise dargestellte Transformator 9 verfügt über einen Tank oder Kessel, von dem in Figur 2 lediglich eine Seitenwand 2 dargestellt ist, die wieder einen planen Wandabschnitt 3 sowie einen radial nach außen gewölbten Beulenabschnitt 4 aufweist. Dabei erstreckt sich der Beulenabschnitt 4 zwischen sich in axialer Richtung erstreckenden Kanten 5 und 6, die in Figur 2 aufgrund der gewählten geschnittenen Darstellung als Ecken 5 und 6 verdeutlicht sind.
  • Der Transformator 9 ist mit einem Isolierfluid, beispielsweise einem mineralischen Öl oder einer Esterflüssigkeit, befüllt. In seinem Inneren ist ein magnetisierbarer Kern angeordnet, von dem in Figur 2 lediglich ein Kernschenkel 10 erkennbar ist. Der Kernschenkel 10 ist konzentrisch von einer Unterspannungswicklung 8 und einer Oberspannungswicklung 7 umschlossen. Die beiden Wicklungen 7 und 8 sind wiederum von einem Barrierensystem 11 umgeben, das aus einzelnen radial voneinander beabstandeten Barrieren 12 besteht. Zwischen den Barrieren 12 des Barrierensystems 11 sind Ölkanäle ausgebildet, die die elektrische Festigkeit des Transformators 9 erhöhen.
  • Darüber hinaus ist eine Zusatzbarriere 13 erkennbar, die einen dem Beulenabschnitt 4 zugewandten Rundabschnitt 14 aufweist, von dem sich zwei Planabschnitte 15 und 16 jeweils zu einem freien Ende hin erstrecken. Der Rundabschnitt 14 ist formkomplementär zur kreiszylindrischen Außenkontur des Wicklungsbarrierensystems 11 ausgebildet und formkomplementär zum Beulenabschnitt 4 der Seitenwandung 2. Die Planabschnitte 15 und 16 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu den planen Wandabschnitten 3 der Seitenwand 2. Mit anderen Worten erstrecken sich die Planabschnitte 15 und 16 von den axialen Falzen 17 und 18, die in Figur 2 aufgrund der zweidimensionalen Darstellung wieder als Ecken dargestellt sind, aus.
  • In dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel geht der Rundabschnitt 14 an den besagten axialen Falzen 17 und 18 jeweils in einen der Planabschnitte 15 und 16 über. Die Zusatzbarriere 13 ist mit anderen Worten einstückig ausgebildet. Sie besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel wie die Barrieren 12 des Wicklungsbarrierensystems 11 aus Pressspan. Abweichend hiervon können jedoch auch andere elektrisch nicht-leitende Materialien zur Herstellung der Zusatzbarriere dienen. Bspw. besteht die Zusatzbarriere aus Pappe, Papier oder auch sogar aus einem elektrisch nicht-leitenden Kunststoff.
  • Figur 3 zeigt die Befestigung der Zusatzbarriere 13 genauer. Es ist erkennbar, dass dieser mit Hilfe von Kappsegmenten 19 mit Abstand zur äußeren Barriere 12 des Wicklungsbarrierensystems 11 gehalten ist. Die ebenfalls rundlich ausgebildeten Kappsegmente 19 sind in einer Längsschnittansicht L-förmig ausgebildet und an seinem kürzerem Fußende mit einem unteren Befestigungssystem 20 verklemmt. Das Befestigungssystem 20 dient ferner der Befestigung der Barrieren 12 des Wicklungsbarrierensystems 11 und ist hier auf dem Boden des Tanks angeordnet. Zwischen zwei nebeneinander angeordneten Kappsegmenten 19 sind Längsschlitze ausgebildet, durch die sich jeweils ein Planabschnitt 16 der Zusatzbarriere 13 erstreckt.
  • Zusätzlich zu den Kappsegmenten ist ein Halteband 21 vorgesehen, das aus Pappe besteht und als Flachband ausgeführt ist. Das Halteband liegt mit seiner Flachseite an der Außenkontur des Wicklungsbarrierensystems 11 an und wird von dort durch einen Schlitz 22 im Rundabschnitt 14 der Zusatzbarriere 13 geführt, so dass das Halteband 21 den Rundabschnitt von außen umgibt und somit für eine zusätzliche Halterung der Zusatzbarriere 13 sorgt.
  • Darüber hinaus ist ein Abstandhalter oder Ansteller 22 erkennbar, der einen abgeknickten Fußabschnitt 23 aufweist, mit dem dieser an der Außenkontur des Wicklungsbarrierensystems 11 anliegt. Über den Fussabschnitt ist das Halteband geführt, so dass der Fussabschnitt 23 vom Halteband 21 gegen das Wicklungsbarrierensystem 11 gepresst wird. Im unteren Bereich des Anstellers 22 ist ein Anstellerschlitz 24 ausgebildet, durch den das Halteband 21 geführt ist.
  • An dem vom Fußabschnitt 23 abgewandten Ende des Anstellers 22 sind Durchgangslöcher vorgesehen, die fluchtend zu Durchgangslöchern im Planabschnitt 16 der Zusatzbarriere 13 angeordnet sind. Durch die Durchgangslöcher des Anstellers 22 und den Durchgangslöchern des Planabschnittes 16 ist eine Befestigungsschnur 25 aus Papier geführt, so dass der Ansteller 22 am Planabschnitt 16 befestigt ist. Die Befestigungsschnur kann im Rahmen der Erfindung auch aus einem anderen elektrisch nicht-leitenden Material gefertigt sein. Der Ansteller 22 ist formstabil ausgeführt, so dass er für eine feste und stabile Ausrichtung der Planabschnitte 16 zu den planen Wandabschnitten sorgt.
  • Figur 4 verdeutlicht die Befestigung der Kappsegmente 19 am Befestigungssystem 20. Insbesondere ist die im Längsschnitt L-förmige Ausgestaltung der Kappsegmente 19 erkennbar. Ferner sind auf Grund einer teilweise transparenten Darstellung die inneren Barrieren 12 des Wicklungsbarrierensystems 11 erkennbar.

Claims (9)

  1. Elektrisches Gerät (9) zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz mit
    - einem mit Isolierfluid befüllten Kessel, der wenigstens eine Seitenwand (2) aufweist, die einen planen Wandabschnitt (3) und einen das Innenvolumen des Kessels vergrößernden radial nach außen gewölbten Beulenabschnitt (4) ausbildet, der sich zwischen zwei axialen Kanten (5, 6) erstreckt,
    - einem in dem Kessel angeordneten Aktivteil, das einen Kern (10) und wenigstens eine einen Abschnitt des Kerns (10) umschließende Wicklung (7,8) aufweist, und
    - wenigstens einem eine oder mehrere Wicklungen (7,8) umschließenden Wicklungsbarrierensystem (11),
    wobei der Beulenabschnitt (4) formkomplementär zu einem Abschnitt des Wicklungsbarrierensystem (11) ausgebildet ist und diesem mit Abstand gegenüber liegt, wobei
    zwischen dem Wicklungsbarrierensystem (11) und dem Beulenabschnitt (4) eine Zusatzbarriere (13) angeordnet ist, die einen dem Beulenabschnitt (4) zugewandten und radial nach außen gebogenen Rundabschnitt (14) und zwei ebene Planabschnitte (15, 16) aufweist, die sich jeweils an einer axialen Falz (17, 18) von dem Rundabschnitt (14) aus zu einem freien Ende hin erstrecken,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Ansteller (22) vorgesehen ist, der sich zwischen dem Wicklungsbarrierensystem (11) und dem Planabschnitt (15, 16) der Zusatzbarriere (13) erstreckt.
  2. Elektrisches Gerät (9) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Rundabschnitt (14) formkomplementär zum Beulenabschnitt (4) ausgebildet ist.
  3. Elektrisches Gerät (9) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Planabschnitte (15, 16) sich jeweils parallel zum planen Wandabschnitt der Seitenwand erstrecken.
  4. Elektrisches Gerät (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Zusatzbarriere (13) mittels wenigstens eines mit Abstand zum Wicklungsbarrierensystem (11) angeordneten Kappensegments (19) und mittels eines Haltebandes (21) mit Abstand zum Wicklungsbarrierensystem (11) und dem Beulenabschnitt (4) gehalten ist.
  5. Elektrisches Gerät (9) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ansteller (22) mittels des Haltebandes (21) an dem Wicklungsbarrierensystem (11) befestigt ist.
  6. Elektrisches Gerät (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ansteller (22) mittels einer Befestigungsschnur (25) an dem jeweiligen Planabschnitt (16, 16) befestigt ist.
  7. Elektrisches Gerät (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Wicklungsbarrierensystem (11) eine kreiszylindrische Außenkontur aufweist und der Beulenabschnitt (4) einen Abschnitt eines kreisförmigen Hohlzylinders begrenzt, wobei das Wicklungsbarrierensystem (11) und der Beulenabschnitt (4) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  8. Elektrisches Gerät (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Beulenabschnitt (4) und der Rundabschnitt (14) jeweils einen Abschnitt eines Hohlzylinders begrenzen, wobei die Hohlzylinder unterschiedliche Radien aufweisen und der Beulenabschnitt (4) und der Rundabschnitt (14) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  9. Elektrisches Gerät (9) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass in einer Draufsicht die beinen Kanten (5, 6) der Seitenwand (2) und die beiden Falze (17, 18) der Zusatzbarriere (13) bezüglich des gemeinsamen Mittelpunktes den gleichen Winkel aufspannen.
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