CH213458A - High-voltage transformer with tubular insulation and natural liquid cooling. - Google Patents

High-voltage transformer with tubular insulation and natural liquid cooling.

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CH213458A
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/322Insulating of coils, windings, or parts thereof the insulation forming channels for circulation of the fluid

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transformer Cooling (AREA)

Description

  

  Hochspannungstransformator mit     rohrförmiger    Isolierhülle und natürlicher  Flüssigkeitskühlung.    Hochspannungstransformatoren, insbeson  dere Spannungswandler und Prüftransforma  toren für höchste Spannungen werden zweck  mässig so ausgebildet, dass ihr Potential     in     der Längsrichtung sich von der Grund- oder  Aufhängeplatte aus, welche geerdet sein  kann, gleichmässig aufbaut. Erfolgt dieser  Aufbau dadurch, dass die     Oberspannungs-          wicklung    teilweise enger an dem den Appa  rat abschliessenden Isoliermantel anliegt und  so die Steuerung des Potentials längs diesem  Mantel übernimmt, so ist Gewähr für eine  besonders gleichmässige Verteilung des Poten  tials gegeben.

   Die Isolierung der Oberspan  nungswicklung gegen den Kern und die Unter  spannungswicklung wird zweckmässig durch  eine Isolierhülle bewirkt, die sich     in    der  Längsrichtung des Apparates erstreckt, also  rohrförmig ist und deren Stärke den Span  nungsverhältnissen angepasst ist. Die     Iso-          lierhülle    kann daher in der Nähe der ge  erdeten Zone offen, muss aber am Hoch  spannungspotential vollständig geschlossen    sein, damit die Hochspannung auf die ge  erdeten Teile nicht     hinüberkriechen    kann.  



  Die so     ausgebildeten        Isolierhüllen    weisen  den Nachteil einer schlechten     Kühlung    auf,  der insbesondere bei     Höchstspannungsappara-          ten    sehr schwerwiegend ist, da nicht nur die  Eisen- und Wicklungsverluste, sondern auch  die unvermeidlichen     dielektrischen    Verluste  Wärmequellen bilden. Die     Abführung    der  letzteren Verluste ist wegen der schlechten  Wärmeleitfähigkeit des Isoliermaterials be  sonders     heikel,    aber um so nötiger, als er  höhte Temperatur     starke    Erhöhung der Ver  luste zur Folge hat.  



  Man hat versucht, die     Kühlung    dadurch  zu verbessern, dass ein Ölstrom zunächst  durch das     Innere    der     Hülle    und dann     durch     Anordnung besonderer     Umflutungsorgane     wie Pumpen und dergleichen nach aussen an  der     Oberspannungswicklung    entlang geführt  wird. Mit besonderen     Umleitungsvorrichtun-          gen    hat man auch den 'Ölstrom nacheinander  an verschiedenen Schenkeln der Oberspan-           nungswicklung    entlang geführt.

   Man hat fer  ner durch Aufteilung der Isolierhülle in  mehrere     voneinander    getrennte Hüllen die  Kühlung der Isolierhülle weiter zu verbessern  gesucht.  



  Alle diese Einrichtungen setzten nicht  nur ein besonderes     Umflutungsorgan    voraus,  sondern bedurften noch besonderer     Führungs-          und    Leitungsorgane für den     Olstrom.     



  Es ist ferner bekannt geworden, Hoch  spannungswicklungen, die vollständig mit  einer zusammenhängenden, fugenlosen     Iso-          lierhülle    umgeben sind, dadurch wirksam zu  kühlen, dass man die Ein- und Austritts  öffnungen für die Kühlflüssigkeit in ver  schiedenen Höhenlagen der Isolierhülle an  ordnet.  



  Bei offenen Isolierhüllen ist dieses Kühl  prinzip immer dann erfüllt, wenn die     Isolier-          hüllen    gerade,     senkrechtstehende,    an beiden  Enden offene Isolierzylinder sind, indem der  Auftrieb der     erwähnten    Isolierflüssigkeit  innerhalb dieser Isolierzylinder und ihre Ab  kühlung an den Aussenwänden des Behälters  einen natürlichen     Olumlauf    hervorruft.  



  Erfindungsgemäss wird ein solcher Um  lauf der Isolierflüssigkeit auch bei Höchst  spannungstransformatoren mit aussen'     auf     wenigstens eine rohrförmige Isolierhülle auf  gebrachter     Oberspannungswicklung    erzeugt,  welche Isolierhülle wie der Eisenkern um  etwa 180   umgebogen ist und deren offene  Enden daher auf verschiedenen Kernsäulen,  aber auf der gleichen Seite des Eisenkernes  liegen. Nach der Erfindung werden die Öff  nungen der Isolierhülle in verschiedener Hö  henlage angeordnet.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungs  beispiel für die Erfindung dargestellt, und  zwar in     Fig.    1 ein 'Spannungswandler für  Höchstspannung, in     Fig.    2 eine Variante. Der  Transformator befindet sich in einem kera  mischen     Isoliergefäss    a mit metallischem Bo  den b. Auf diesem steht der U-förmig ge  bogene Eisenkern<I>d, e, f</I> mit seinem     Schluss-          joch    c.

   Der um<B>180</B>   gebogene Kern ist mit  entsprechend gebogenen, rohrförmigen     Isolier-          hüllen    g,     h,,   <I>i</I> umgeben, die gemäss der Poten-         tialverteilung    der drei     Oberspannungsspulen     <I>k, m,</I>     7z    jeder Kernsäule<I>d,</I> f abgestuft sind.  Unmittelbar auf den Säulen<I>d, f</I> ist die     Un-          terspannungswicklung    o angeordnet.

   In dem  Raum p zwischen dieser     bezw.    dem obern       Jochbogen    e des     Kernes    und der     Isolierhülle          g    findet durch Auftrieb ein     Olumlauf        statt.     weil das offene Ende t des     Isolierrolxes        g     auf der rechten Kernsäule f höher liegt als  das Ende s des Rohres g auf der linken  Kernsäule d. Aus dem entsprechenden Grunde  entsteht der     Olumlauf    in dem Raum q zwi  schen den Isolierrohren g und     h    und in dem  Raum<I>r</I> zwischen den Isolierrohren<I>h</I> und 2.

    Zwecks     dielektrischer        Entlastung    dieser Öl  räume<I>p, q, r</I> können ihre Wandungen me  tallisiert und elektrisch mit dem an ihre En  den angrenzenden Wicklungspotential ver  bunden werden. Das höchste Potential der       Oberspannungswicklung    liegt in der Mitte  und ist an die     Oberspannungsklemme    u an  geschlossen.  



  Andere Ausführungsformen sind selbst  verständlich möglich. Beispielsweise kann  man, wie     Fig.    2 zeigt, die Isolierrohre auf  beiden Seiten gleich lang machen, aber die  Wicklungsenden in verschiedene Höhenlage  verlegen und in dem einen     überstehenden     Ende des Isolierrohres g Öffnungen     v    für den  (     >lumlauf    anbringen.



  High-voltage transformer with tubular insulation and natural liquid cooling. High-voltage transformers, especially voltage converters and test transformers for highest voltages, are expediently designed so that their potential builds up evenly in the longitudinal direction from the base or suspension plate, which can be grounded. If this build-up takes place in that the high-voltage winding is in part closer to the insulating jacket closing off the apparatus and thus takes over control of the potential along this jacket, a particularly even distribution of the potential is guaranteed.

   The isolation of the high-voltage winding against the core and the low-voltage winding is expediently effected by an insulating sleeve that extends in the longitudinal direction of the apparatus, i.e. is tubular and the strength of which is adapted to the voltage conditions. The insulating sleeve can therefore be open in the vicinity of the earthed zone, but must be completely closed at the high voltage potential so that the high voltage cannot creep over to the earthed parts.



  The insulating sheaths formed in this way have the disadvantage of poor cooling, which is particularly serious in the case of high-voltage apparatus, since not only the iron and winding losses but also the inevitable dielectric losses form heat sources. The removal of the latter losses is particularly tricky because of the poor thermal conductivity of the insulating material, but all the more necessary as it leads to a high increase in the losses.



  Attempts have been made to improve the cooling by first passing an oil flow through the interior of the casing and then by arranging special bypass devices such as pumps and the like to the outside along the high-voltage winding. Special diversion devices have also been used to guide the oil flow one after the other along different legs of the high-voltage winding.

   It has also sought to further improve the cooling of the insulating sleeve by dividing the insulating sleeve into several separate sleeves.



  All of these facilities not only require a special bypass system, but also require special management and management bodies for the oil flow.



  It has also become known to effectively cool high-voltage windings, which are completely surrounded by a coherent, seamless insulating sleeve, by arranging the inlet and outlet openings for the cooling liquid at different heights of the insulating sleeve.



  In the case of open insulating sleeves, this cooling principle is always fulfilled when the insulating sleeves are straight, vertical, insulating cylinders open at both ends, in that the buoyancy of the insulating liquid mentioned within these insulating cylinders and their cooling on the outer walls of the container cause a natural oil circulation.



  According to the invention, such a circulation of the insulating liquid is generated even in the case of high-voltage transformers with the outside 'on at least one tubular insulating sleeve placed on the high-voltage winding, which insulating sleeve, like the iron core, is bent by about 180 and its open ends are therefore on different core columns, but on the same side of the Iron core. According to the invention, the openings in the insulating sleeve are arranged in different Hö henlage.



  In the drawing, an execution example for the invention is shown, in Fig. 1 a 'voltage converter for extra high voltage, in Fig. 2 a variant. The transformer is located in a ceramic insulating vessel a with a metallic bottom b. The U-shaped bent iron core <I> d, e, f </I> with its end yoke c stands on this.

   The core bent by <B> 180 </B> is surrounded by appropriately bent, tubular insulating sheaths g, h ,, <I> i </I>, which according to the potential distribution of the three high-voltage coils <I> k, m, </I> 7z of each core column <I> d, </I> f are graded. The low-voltage winding o is arranged directly on the pillars <I> d, f </I>.

   In the space p between these respectively. the upper zygomatic arch e of the core and the insulating cover g are circulated by buoyancy. because the open end t of the insulating roller g on the right core column f is higher than the end s of the tube g on the left core column d. For the corresponding reason, the oil circulation arises in the space q between the insulating tubes g and h and in the space <I> r </I> between the insulating tubes <I> h </I> and 2.

    For the purpose of dielectric relief from these oil spaces <I> p, q, r </I>, their walls can be metallized and electrically connected to the winding potential adjacent to their ends. The highest potential of the high-voltage winding is in the middle and is connected to the high-voltage terminal u.



  Other embodiments are of course possible. For example, as shown in FIG. 2, the insulating tubes can be made the same length on both sides, but the winding ends can be moved to different heights and openings for the circulation can be made in one protruding end of the insulating tube.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Hochspannungstransformator mit natür licher Flüssigkeitskühlung und aussen auf wenigstens einer rohrförmigen Isolierhülle angebrachter Oberspannungswicklung, wel che Isolierhülle wie der Eisenkern um etwa <B>180</B> umgebogen ist und deren offene Enden daher auf verschiedenen Kernsäulen, aber ausschliesslich auf der gleichen Seite des Ei senkernes liegen, dadurch gekennzeichnet, ilass die Öffnungen der Isolierhülle in ver schiedener Höhenlage angeordnet sind. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Transformator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen En den der rohrförmigen Isolierhülle in verschie dener Höhenlage angeordnet sind. 2. PATENT CLAIM: High-voltage transformer with natural liquid cooling and high-voltage winding attached to at least one tubular insulating sleeve on the outside, which insulating sleeve, like the iron core, is bent by around <B> 180 </B> and its open ends are therefore on different core columns, but exclusively on the same side of the egg core, characterized in that the openings of the insulating sleeve are arranged at different heights. <B> SUBClaims: </B> 1. Transformer according to claim, characterized in that the open ends of the tubular insulating sleeve are arranged at different heights. 2. Transformator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei beiderseits in gleicher Höhenlage angeordneten offenen Endender rohrförmigen Isolierhülle oberhalb des einen Endes derselben Durchtrittsöffnun- gen für die Isolierflüssigkeit angebracht sind. 3. Transformator nach Patentanspruch mit mehreren konzentrischen, durch Umlauf zwischenräume voneinander getrennten Iso- lierhüllen verschiedener Länge, dadurch ge kennzeichnet, dass bei jeder dieser Isolier- hüllen die Öffnungen in verschiedener Hö henlage angeordnet sind. 4. Transformer according to patent claim, characterized in that, when the open ends of the tubular insulating sleeve are arranged at the same height on both sides, above one end of the same through-openings for the insulating liquid are attached. 3. Transformer according to patent claim with a plurality of concentric insulating sheaths of different lengths separated from one another by circulation gaps, characterized in that the openings are arranged at different heights in each of these insulating sheaths. 4th Transformator nach Patentanspruch mit mehreren Oberspannungswicklungsteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberspan nungswicklung, die in zwei mit je einer Kernsäule verkettete Spulen unterteilt ist, auf die Enden der rohrförmigen Isolierhülle aufgebracht ist und dass die beiden Spulen wenigstens mit ihren untern Enden ebenfalls in verschiedener Höhenlage angeordnet sind. 5. Transformer according to patent claim with several high-voltage winding parts, characterized in that the high-voltage winding, which is divided into two coils, each with a core column, is applied to the ends of the tubular insulating sleeve and that the two coils are also arranged at different heights at least with their lower ends are. 5. Transformator nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der kon zentrischen Isolierhüllen an ihren beiden En den eine Spule der Oberspannungswicklung trägt, und dass die von der gleichen Isolier- hülle getragenen beiden Spulen wenigstens mit ihren Enden in verschiedener Höhenlage angeordnet sind. 6. Transformer according to dependent claim 3, characterized in that each of the concentric insulating sheaths carries a coil of the high-voltage winding at its two ends, and that the two coils carried by the same insulating sheath are arranged at least with their ends at different heights. 6th Transformator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Isolierhülle wenigstens teilweise metalli siert und mit dem zugehörigen Wicklungs potential elektrisch verbunden ist. 7. Transformator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss, in dem er untergebracht ist, wenigstens soweit es der Oberspannungswicklung gegenüber liegt, aus Isolierstoff besteht. Transformer according to patent claim, characterized in that the surface of the insulating sleeve is at least partially metallized and is electrically connected to the associated winding potential. 7. Transformer according to claim, characterized in that the vessel in which it is housed, at least as far as it is opposite the high-voltage winding, consists of insulating material.
CH213458D 1940-04-22 1940-04-22 High-voltage transformer with tubular insulation and natural liquid cooling. CH213458A (en)

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