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Die Erfindung betrifft einen Drilleiter für Wicklungen elektrischer Maschinen und Geräte, insbesondere Transformatoren, der aus einzelnen lackisolierten flachen Teilleitern zu einem rechteckigen Querschnitt zusammengesetzt ist, wobei die Teilleiter an den beiden Flachseiten des Querschnittes im entgegengesetzten Sinne schräg verlaufen und an den Schmalseiten des Querschnittes durch eine Kröpfung von einer Seite an die andere übertreten und die übereinander angeordneten Teilleiter im Querschnitt, gegebenenfalls im Abstand nebeneinander angeordnet sind.
Derartige Drilleiter, deren Teilleiter einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, sind bekannt. Bei der Verseilung der Teilleiter zum Drilleiter wechselt aus zwei nebeneinanderliegenden Stapeln von Einzelleitern jeweils der oberste und unterste Leiter in den anderen Stapel über, wobei die Einzelleiter vorzugsweise um jeweils eine halbe Schrittlänge versetzt werden. Dabei wird bei ungeradzahligen Drilleitern eine gleichbleibende Gesamthöhe erreicht. Vorwiegend wurde die Isolation der fertig hergestellten Drilleiter mittels Papierumwicklung vorgenommen.
Bekannt sind weiters konventionelle Sensoren zur punktförmigen Temperaturkontrolle an elektrische Leitern und Wicklungen, zur Vermeidung von möglichen Schäden durch Übertemperatur.
Bekannt sind neuerdings auch drahtförmige Verteilungsfühler aus Glasfaser, die an elektrischen Leitern, z. B. für Transformatoren, angebracht oder mitgewickelt sind und mittels einer speziellen Messtechnik die Messung eines kontinuierlichen Temperaturprofils über die gesamte Leiterlänge ermöglichen, wobei punktuelle Aufwärmungen aufgezeigt werden.
Im Gegensatz zur konventionellen punktmässigen Technik, wo die Messung der Temperatur mit Hilfe eines Spezialsensors erfolgt, der am äusseren Ende der Faser angebracht ist, basiert diese Verteiltemperatur Sensortechnologie (DTS) auf
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einem komplett andersartigen Prinzip. Hier erfolgt die Messung an der gesamten Länge der Faser (Durchmesser z. B. 0, 6 mm), wodurch es möglich ist, eine unendlich grössere Anzahl von Informationen zu erhalten, wobei immer eine ausreichende Genauigkeit eingehalten wird (+/- 2OC/lm).
Man schickt einen kurzen andauernden Lichtimpuls mit erhöhter Frequenz, der durch einen Laser erzeugt wird, in eine vielschichtige Glasfaser. Die physikalische Eigenschaften des reflektierten Lichtsignals werden durch die Temperatur verändert. Das Signal wird gefiltert um das Licht in "Raman" ablesen zu können, das aus zwei Komponenten besteht, wobei die eine Komponente nur von der Temperatur abhängig ist.
Indem man die Übertragungszeit vom Emmissionszeitpunkt bis zu jenem misst, wo diese Komponente verändert wird kann man den Ort bestimmen, der die Veränderung des Lichtsignals bewirkt hat. Eine Mittelwertrechnung zur Ausschaltung des Störpegels erhöht die Feinfühligkeit des Messsystems.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drilleiter der eingangs zitierten Art zu schaffen, bei dem es mit Hilfe der vorher beschriebenen Messmethode möglich ist, aufgrund eines gemessenen kontinuierlichen Temperaturprofils über die gesamte Länge des Drilleiters punktuelle Aufwärmungen zu erfassen, sowie daraus resultierende mögliche Schäden am Gerät durch gegensteuernde Massnahmen zu vermeiden.
Der erfindungsgemässe Drilleiter ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilleiter mit einem in einer Nut eingebetteten glasfaseroptischen Verteilungsfühler in diesem Drilleiter mitgewickelt ist, wobei vorzugsweise diese Nut an der Flachseite des mitgewickelten lackisolierten Teilleiters angebracht ist und eine, diesen glasfaseroptischen Verteilungsfühler mit der Kontur dieses Teilleiters bündig abschliessende, Tiefe aufweist.
Diese Nut zur Aufnahme des glasfaseroptischen Verteilungsfühlers wird durch ein spezielles Fertigungsverfahren z. B. mittels eines Ziehvorganges mit geigneten Ziehwerkzeugen vorgenommen.
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Die Form der Nut ist so gewählt, dass dieser Verteilungsfühler nach Lackisolierung des Teilleiters und des Verteilungfühlers mit der Kontur des Teilleiters bündig abschliesst.
Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, mit einem Drilleiter ein kontinuierliches Temperaturprofil zu erstellen, das die bisherigen punktuellen Methoden zur Erfassung von Übertemperaturen in einem Drilleiter verfeinert.
Der Vorteil dabei ist das rasche Aufspüren von anormalen Erwärmungen über die gesamte Länge des Drilleiters, welches eine Grundbedingung ist, um eine vorzeitige starke Abnützung der Isolierung, die direkt mit der Betriebtemperatur im Zusammenhang steht, oder gar Schäden bzw. Ausfall des Transformators, zu verhindern.
Da z. B. bei einem Transformatoren mit herkömmlicher Punktmessung der Temperatur, aufgrund der Unkenntnis der genauen Position der heissen Stellen in einer Wicklung, der Transformator weit unter der maximalem Toleranztemperatur betrieben wird, besteht ein weiterer Vorteil der genauen Kenntnis der einzelnen heissen Punkte in einem Drilleiter darin, dass bei der Auslegung eines Transformators eine höhere Betriebstemperatur gewählt und/oder der Wirkungsgrad gesteigert werden kann. Das heisst, dass mit demselben Transformatortyp eine höhere Leistungsklasse erreicht oder für einen bestimmten Leistungsbedarf ein kleinerer Transformator eingesetzt werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der den glasfaseroptischen Verteilungsfühler tragende Teilleiter zusätzlich isoliert. Dieser ist zusammen mit dem in der Nut eingelegten faseroptischen Verteilungsfühler nochmals rundum mit einer Isolierung versehen bzw. umwickelt.
Der Vorteil dabei ist, dass ein Herausfallen des faseroptischen Verteilungsfühler aus dem Teilleiter oder ein Herausquetschen beim Verdrillvorgang des Drilleiters verhindert wird.
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Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere, je einen glasfaseroptischen Verteilungsfühler tragende, Teilleiter in diesem Drilleiter mitgewickelt.
Der Vorteil dabei ist, dass durch die Erstellung von mehreren kontinuierlichen Temperaturprofilen die punktuelle Wärmeverteilung innerhalb eines Drilleiters nochmals verfeinert wird Natürlich ist die Erfindung nicht auf Drilleiter mit Teilleitern, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, beschränkt. Im Sinne der Erfindung sind auch Runddraht-Drilleiter oder Drilleiter mit anderen Profilen erfasst.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 zeigt einen schaubildlich dargestellten Drilleiter und Fig. 2 ein Detail im Querschnitt.
Gemäss der Fig. 1 ist ein Drilleiter 1 bestehend aus mehreren flachen Teilleitern 2 dargestellt, in dem einer der Teilleiter 3 den glasfaseroptischen Verteilungsfühler 6 beinhaltet. Dabei ist es an sich bekannt, dass der aus flachen Teilleitern 2 bestehende Drilleiter 1 aus bis zu 80 Teilleitern bestehen kann.
Jeder der Teilleiter 2 ist mit einer Lackisolierung 4 versehen, welche zur Isolierung der einzelnen Teilleiter untereinander dient.
In Fig. 2 ist die Anordung des glasfaseroptischen Verteilungsfühlers in der Nut des Teilleiters 3, im Verband mit dem einzelnen Teilleitern 2, aufgezeigt.
Dieser Teilleiter 3 besitzt eine Nut 5 und ist ebenfalls mit einer Lackisolierung 4 umhüllt. In dieser Nut 5 ist der glasfaseroptische Verteilungsfühler 6 eingebettet. Der gesamte Teilleiter 3 ist nochmals rundherum mit einer entsprechenden Isolierung 7 versehen, welche ein Herausfallen bzw. Herausquetschen des glasfaseroptischen Verteilung-
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fühlers 6 aus der Nut 5 beim Verdrill- oder Kröpfvorgang verhindert Der gesamte Drilleiter 1 ist zum Schluss nochmals mit einer Isolierung 8 umwickelt.
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The invention relates to a stranded conductor for windings of electrical machines and devices, in particular transformers, which is composed of individual, lacquer-insulated flat partial conductors to form a rectangular cross-section, the partial conductors running obliquely on the two flat sides of the cross-section in the opposite sense and on the narrow sides of the cross-section through a Transfer cranking from one side to the other and the partial conductors arranged one above the other are arranged in cross-section, optionally spaced next to one another.
Such stranded conductors, the partial conductors of which have a rectangular cross section, are known. When the partial conductors are stranded to the twisted conductor, the top and bottom conductors change from two adjacent stacks of individual conductors to the other stack, the individual conductors preferably being offset by half a step length. A constant overall height is achieved with odd-numbered stranded conductors. The insulation of the finished stranded conductors was mainly carried out using paper wrapping.
Conventional sensors for spot temperature control on electrical conductors and windings are also known, in order to avoid possible damage due to excess temperature.
Recently, wire-shaped distribution sensors made of glass fiber are also known, which are connected to electrical conductors, e.g. B. for transformers, attached or co-wound and enable the measurement of a continuous temperature profile over the entire length of the conductor by means of a special measuring technique, with selective heating up being shown.
In contrast to conventional point-to-point technology, where the temperature is measured using a special sensor attached to the outer end of the fiber, this distribution temperature sensor technology (DTS) is based on
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a completely different principle. Here the measurement takes place along the entire length of the fiber (diameter e.g. 0.6 mm), which makes it possible to obtain an infinitely large amount of information, whereby sufficient accuracy is always maintained (+/- 2OC / lm ).
One sends a short, continuous light pulse with increased frequency, which is generated by a laser, into a multi-layered glass fiber. The physical properties of the reflected light signal are changed by the temperature. The signal is filtered in order to be able to read the light in "Raman", which consists of two components, one component being dependent only on the temperature.
By measuring the transmission time from the time of emission to the point at which this component is changed, one can determine the location that caused the change in the light signal. A mean value calculation to switch off the interference level increases the sensitivity of the measuring system.
The object of the invention is to provide a twist conductor of the type cited at the beginning, in which it is possible with the aid of the measurement method described above to record point-to-point warm-ups based on a measured continuous temperature profile over the entire length of the twist conductor, and possible damage to the device resulting therefrom to be avoided by taking countermeasures.
The twisted conductor according to the invention is characterized in that at least one partial conductor with a glass fiber-optic distribution sensor embedded in a groove is co-wound in this twisted conductor, this groove preferably being attached to the flat side of the coiled enamel-insulated partial conductor and one, this glass fiber optic distribution sensor being flush with the contour of this partial conductor final depth.
This groove for receiving the fiber optic distribution sensor is made by a special manufacturing process such. B. made by means of a drawing process with suitable drawing tools.
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The shape of the groove is chosen so that this distribution sensor is flush with the contour of the partial conductor after the insulation of the partial conductor and the distribution sensor.
With the invention it is possible for the first time to create a continuous temperature profile with a wire conductor, which refines the previous selective methods for detecting excess temperatures in a wire conductor.
The advantage of this is the rapid detection of abnormal heating over the entire length of the wire, which is a basic condition to prevent the insulation from wearing prematurely, which is directly related to the operating temperature, or even damage or failure of the transformer .
Because e.g. B. in a transformer with conventional point measurement of the temperature, due to the ignorance of the exact position of the hot spots in a winding, the transformer is operated far below the maximum tolerance temperature, there is a further advantage of the precise knowledge of the individual hot spots in a stranded conductor, that when designing a transformer, a higher operating temperature can be selected and / or the efficiency can be increased. This means that a higher power class can be achieved with the same type of transformer, or a smaller transformer can be used for a specific power requirement.
According to a further embodiment of the invention, the partial conductor carrying the fiber optic distribution sensor is additionally insulated. Together with the fiber optic distribution sensor inserted in the groove, this is again provided with insulation all around or wrapped around it.
The advantage here is that the fiber-optic distribution sensor is prevented from falling out of the partial conductor or from being squeezed out during the twisting process of the conductor.
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According to a further feature of the invention, several partial conductors, each carrying a glass fiber-optic distribution sensor, are co-wound in this stranded conductor.
The advantage here is that the creation of several continuous temperature profiles further refines the selective heat distribution within a stranded conductor. Of course, the invention is not restricted to stranded conductors with partial conductors that have a rectangular cross section. For the purposes of the invention, round wire stranded conductors or stranded conductors with other profiles are also detected.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown. FIG. 1 shows a twisted pair conductor and FIG. 2 shows a detail in cross section.
1 shows a twisted pair 1 consisting of several flat partial conductors 2, in which one of the partial conductors 3 contains the glass fiber-optic distribution sensor 6. It is known per se that the twisted conductor 1 consisting of flat partial conductors 2 can consist of up to 80 partial conductors.
Each of the sub-conductors 2 is provided with lacquer insulation 4, which serves to isolate the individual sub-conductors from one another.
2 shows the arrangement of the glass fiber-optic distribution sensor in the groove of the partial conductor 3, in association with the individual partial conductors 2.
This partial conductor 3 has a groove 5 and is also covered with a lacquer insulation 4. The glass fiber-optic distribution sensor 6 is embedded in this groove 5. The entire partial conductor 3 is again provided all around with a corresponding insulation 7, which prevents the optical fiber distribution from falling out or being squeezed out.
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sensor 6 prevented from the groove 5 during the twisting or cranking process. The entire stranded conductor 1 is finally wrapped again with insulation 8.