CH238395A - Method for insulating windings of high voltage transformers and reactors. - Google Patents

Method for insulating windings of high voltage transformers and reactors.

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CH238395A
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insulating
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insulation
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/327Encapsulating or impregnating
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F41/127Encapsulating or impregnating

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Insulating Of Coils (AREA)

Description

  

  Verfahren zur Isolierung von Wicklungen von     Hochspannungs-Transformatoren     und -Drosselspulen.    Bekanntlich kann beim Bau von Transfor  matoren     und        Drosselspulen    sehr viel Platz  gespart werden, wenn man -die Wicklungen  derselben in Isoliergehäuse     einbaut.    Bei Hoch  spannungsapparaten der genanntem Art ist  es aber erforderlich, dass die Isoliergehäuse  überall dicht     an,die    Wicklung anschliessen, da  sonst in den Fugen     Glimmerscheinungen    auf  treten können. Man ist also genötigt, auch die  Fugen zwischen Wicklung und     Isoliergehäuse     mit möglichst dem Isolierstoff des Gehäuses  gleichwertigem Isolierstoff auszufüllen.

   Aus  Teilen     zusammengesetzte    Isoliergehäuse er  füllen die Anforderungen nur unvollkommen.  Besonders bei sehr hohen Spannungen pflegt  man daher die Wicklungen fortlaufend mit  Papier- oder Stoffstreifen zu umwickeln oder  zu     umbandeln.    Dies macht bei Wicklungs  spulen mit im Verhältnis zur     Spulendieke     langen Radial- oder Zylinderflächen grosse  Schwierigkeiten, da sich die     Umbandelung     von diesen Flächen     stellenweise    abhebt, wo  durch doch wieder     glimmgefährdete    Hohl-         räume    gebildet werden.

   Ausserdem ist es fast  unmöglich, Ableitungen,     Anzapfungen,    Her  ausführungen sowie etwaige Bauelemente für  Kühlschlitze und dergleichen fugenlos herzu  stellen.  



  Nach der Erfindung lässt sich eine hoch  wertige     Rochspannungsisolierhülle    für Wick  lungen von Transformatoren und Drosselspu  len herstellen, die von     vorneherein    völlig fu  genfrei ist und so bleibt.  



  Die Erfindung besteht darin, dass auf die  zu isolierenden     Bauteile,    insbesondere Spulen  und deren Ableitungen, Papierbrei aufge  spritzt wird, welcher dann infolge Verdun  stung der     Anmachflüs.sigkeit    erhärtet.  



  In der Zeichnung sind einige Ausfüh  rungsbeispiele für die Erfindung dargestellt,  und zwar     zeigen    die     Fig.    1     bis    4 Wicklungen  mit zylindrischen Spulen nebst ihren Ablei  tungen,     F'ig.    5 eine Durchführung zur  Klemme und     Fig.    6 eine Wicklung mit Schei  benspulen.           Fig.1        zeigt,die    grundsätzliche Anordnung  einer Zylinderwicklung a für Hochspannung  mit aufgespritzter Papiermasse b als Isola  tion, die .den Wicklungskörper a satt bedeckt.

    Die Stirnenden der Wicklung sind mit Schutz  ringen c     bedeckt,    die an die letzte Windung  der Wicklung angeschlossen sind und selbst       mit    einer besonderen     umbandelten    oder eben  falls aufgespritzten Isolation d versehen sein  können; über die Isolation d wird noch -die  Isolation b gespritzt. Zweckmässig werden  auch die Ableitungen e mit eingespritzt.  



  Die Ableitung kann man gemäss     Fig.    2 in  einigen     Windungen    f mit nach aussen zuneh  mender     Isolationedicke        il,        i@,        i3    herausführen  und die ganze äussere Isolationsschicht b  zwecks Potentialsteuerung mit einer dünnen  Metallschicht m. bedecken.  



  Im allgemeinen muss eine in Isolierstoff  eingehüllte Wicklung gekühlt werden, wes  halb man mit Vorteil innerhalb derselben  Kühlschlitze vorsieht. Gemäss     Fig.    3 verläuft  ein zylindrischer Kühlschlitz g koaxial zur  Achse der Spule<I>a;</I> er endet in Räumen     lt     zwischen Wicklung und Schutzringen c. Die  Schutzringe c sind zweckmässig isolierte me  tallische Hohlringe, an die .die ebenfalls hoh  len und isolierten Ableitungen e leitend ange  schlossen sind.

   Die isolierten     :Schutzringe    sind  mit     Üffnungen    versehen, welche das Ein- und  Ausströmen des Kühlmittels in die Hohlringe       bezw.    aus     denselben    gestatten, so dass das       !Kühlmittel    durch die Ableitungen, die Schutz  ringe und die Wicklung zirkulieren kann.  



       Ferner    lässt sich ein äusserer Ölraum, also  der ganze     Transformatorkessel,    vermeiden,  wenn man nach einer weiteren Ausführungs  form .die     aufgespritzte    Masse     öldicht    macht  und an die Isolierhülle     einen,    Rückkühler an  schliesst.

   Wenn nötig, kann man mittels der  Spritzisolation nach der Erfindung die Pa  piermasse an den Stellen erhöhter elektrischer  Beanspruchung, zum Beispiel an den Stellen  der Eingangswindungen     bezw.    der     Schutz-          ,ringe        e,    verstärken, wie das in     Fig.    3 bei     fi.     gezeigt ist.  



  In     Fig.    4 ist eine nach der Erfindung iso  lierte Wicklung a mit unter sich verbundenen    horizontalen     Ülschlitzen    o dargestellt. Die  Ableitung e führt mit einer Hülle aus gleich  mässig     herumgespritzter    Papiermasse b in den  Durchführungsisolator<I>p,</I> der den Deckel<I>r</I>  durchsetzt, zur Klemme q.  



  Wie     Fig.    5 zeigt, kann man eine solche  Ableitung e a -,ich aussen mit einem Metall  überzug     -m    versehen und diesem ein gegen  über dem Deckel r ungefährliches Potential,  zum     Beispiel    das gleiche Potential     bezw.    das       Erdpotential,    geben. Diesen Überzug lässt  man in bekannter Weise in einem     1STetallring     s enden und verstärkt oberhalb desselben die  Isolation. so     ,dass    ein birnenförmiger     Isolier-          körper    t entsteht, der ebenfalls aus gespritzter  Papiermasse bestehen kann.

   Dieser     endver-          schlussartige    Isolierkörper wird dann zweck  mässig noch mit einem Porzellanmantel p be  deckt, der die Klemme q trägt.  



  Schliesslich ist in     Fig.    6 veranschaulicht,       irt    welcher Weise Scheibenspulen mit auf  gespritzter Papiermasse isoliert werden kön  nen. Da hier beispielsweise     Hochspannungs-          spulen        u    mit Niederspannungsspulen<I>v</I> in der       Achsenrichtung    abwechseln, sind nur die       ersteren,    und zwar vor dem Aufbau, mit Pa  piermasse b bespritzt. Die     Spulenverbirndun-          gen        2t,    werden nachträglich     hergestellt    und  mit gespritzter Papiermasse isoliert.     g    sind  wieder Ölschlitze.

    



  Ebenso wie man die     Oberfläche    der Isola  tion mit einem leitenden oder halbleitenden  Belag     in    versehen kann, wie in     Fig.    2 und 5  beispielsweise angedeutet, kann man auch  metallische oder halbleitende Beläge zur Po  tentialsteuerung in die Isoliermasse mit ein  spritzen, sei es, dass man nach Erreichen einer  gewissen     Sehiehtdieke    der Isolation Folien  oder Anstriche     aufbringt    und auf diese wei  tere     Isolationsschichten    spritzt, sei es, dass  man auch die leitenden oder halbleitenden Be  läge selbst aufspritzt.

   Ferner kann man um  das gespritzte     Isoliergehäuse    metallische, die  Festigkeit der Anordnung erhöhende Bau  elemente anbringen und sie gegebenenfalls  wenigstens teilweise mit der Papiermasse um  spritzen. Solche Teile sind besonders dann      zweckmässig, wenn man für die Innenküh  lung     bezw.    Isolation eine Druckflüssigkeit  oder     Pressgas        verwendet,    was sich besonders  empfiehlt,     wenn        dies    Medien von höherer elek  trischer Festigkeit als     Luft    von Atmosphären  druck sind.



  Method for insulating windings of high voltage transformers and reactors. It is well known that a lot of space can be saved in the construction of transformers and reactors if you build the windings of the same in insulating housing. In the case of high-voltage apparatus of the type mentioned, however, it is necessary that the insulating housing adjoin the winding tightly everywhere, otherwise glimmering phenomena can occur in the joints. It is therefore necessary to also fill the joints between the winding and the insulating housing with an insulating material that is as good as possible to the insulating material of the housing.

   Insulating housings composed of parts only incompletely meet the requirements. Therefore, especially at very high voltages, the windings are usually wrapped or tied with strips of paper or fabric. In winding coils with radial or cylindrical surfaces that are long in relation to the coil diameter, this makes great difficulties, since the banding is raised in places from these surfaces, where cavities that are at risk of smoldering are formed again.

   In addition, it is almost impossible to make derivatives, taps, forth versions and any components for cooling slots and the like without joints.



  According to the invention, a high-quality Rochspannungsisolierhülle for windings of transformers and Drosselspu sources can be produced, which is completely free of joints from the start and remains so.



  The invention consists in that paper pulp is sprayed onto the components to be isolated, in particular coils and their derivatives, which paper pulp then hardens as a result of evaporation of the mixing liquid.



  In the drawing, some Ausfüh approximately examples for the invention are shown, namely FIGS. 1 to 4 windings with cylindrical coils together with their Ablei lines, F'ig. 5 shows a bushing for the clamp and FIG. 6 shows a winding with disc coils. 1 shows the basic arrangement of a cylinder winding a for high voltage with sprayed-on paper pulp b as insulation that fully covers the winding body a.

    The ends of the winding are covered with protective rings c, which are connected to the last turn of the winding and can even be provided with a special wrapped or even if sprayed insulation d; The insulation b is injected over the insulation d. Expediently, the leads e are also injected.



  According to FIG. 2, the derivation can be brought out in a few turns f with an outwardly increasing insulation thickness il, i @, i3 and the entire outer insulation layer b with a thin metal layer m for the purpose of potential control. cover.



  In general, a winding encased in insulating material has to be cooled, which is why cooling slots are advantageously provided within the same half. According to FIG. 3, a cylindrical cooling slot g runs coaxially to the axis of the coil <I> a; </I> it ends in spaces lt between the winding and guard rings c. The protective rings c are expediently insulated me-metallic hollow rings to which .the likewise hollow and insulated discharge lines e are conductively connected.

   The isolated: protective rings are provided with openings that allow the coolant to flow in and out of the hollow rings. from the same so that the coolant can circulate through the discharge lines, the protective rings and the winding.



       Furthermore, an outer oil chamber, i.e. the entire transformer tank, can be avoided if, according to another embodiment, the sprayed-on compound is made oil-tight and a recooler is connected to the insulating sleeve.

   If necessary, you can use the spray insulation according to the invention, the paper mass at the points of increased electrical stress, for example at the points of the input turns BEZW. the protective, rings e, reinforce, as in Fig. 3 at fi. is shown.



  In Fig. 4 a winding a iso profiled according to the invention is shown with interconnected horizontal Ülschlitzen o. The lead e leads with a sleeve made of evenly sprayed paper pulp b into the bushing insulator <I> p </I>, which passes through the cover <I> r </I>, to the terminal q.



  As Fig. 5 shows, one can such a derivation e a -, I provided on the outside with a metal coating -m and this one against the cover r harmless potential, for example the same potential respectively. the earth potential, give. This coating is allowed to end in a 1S metal ring in a known manner and the insulation is reinforced above it. so that a pear-shaped insulating body t is created, which can also consist of injection-molded paper pulp.

   This end closure-like insulating body is then expediently covered with a porcelain jacket p which carries the terminal q.



  Finally, FIG. 6 illustrates the manner in which disk coils can be isolated with paper pulp sprayed on. Since here, for example, high-voltage coils u alternate with low-voltage coils <I> v </I> in the axial direction, only the former are sprayed with paper compound b before they are set up. The coil connections 2t are produced afterwards and insulated with sprayed paper pulp. g are again oil slots.

    



  Just as you can provide the surface of the insulation with a conductive or semiconducting coating, as indicated in Fig. 2 and 5, for example, you can also inject metallic or semiconducting coatings for potential control in the insulating compound with a, be it that you after a certain visual thickness of the insulation is applied, foils or paints are applied and further layers of insulation are sprayed onto these, be it by spraying the conductive or semiconducting coatings themselves.

   Furthermore, you can attach metallic, the strength of the arrangement increasing construction elements around the injection-molded insulating housing and, if necessary, at least partially inject them with the paper pulp. Such parts are particularly useful if you bezw for the Innenküh. Insulation a hydraulic fluid or compressed gas is used, which is particularly recommended if these are media with a higher electrical strength than air at atmospheric pressure.

 

Claims (1)

PATENTANSPRüCHE: I. Verfahren zur Isolierung von Wicklun gen von Hochspannungs-Transformatoren und -Drosselspulen durch. fugenfreies Umgeben von Wicklungen oder Wicklungsteilen mit Isolierhüllen, dadurch .gekennzeichnet, dass unmittelbar auf die zu isolierenden Bauteile Papierbrei aufgespritzt wird, welcher dann infolge Verdunstung erhärtet. II. Wicklung von Hochspannungs-Trans- formatoren- oder -Drosselspulen, isoliert nach .dem Verfahren nach Patentanspruch I. UNTERANSPRüCHE: 1. PATENT CLAIMS: I. Method for the insulation of windings of high-voltage transformers and reactors by. Joint-free surrounding of windings or winding parts with insulating sleeves, characterized in that paper pulp is sprayed directly onto the components to be isolated, which then hardens as a result of evaporation. II. Winding of high-voltage transformer or choke coils, insulated according to the method according to patent claim I. SUB-CLAIMS: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da ,durch gekennzeichnet, dass als Anmachflüs- eigkeit für den Papierbrei eine vollständig ,verdunstende Flüssigkeit verwendet wird, so dass die erhärtete Papierisolation saugfähig bleibt. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da- .durch gekennzeichnet, .dass die Anmaehflüs- sigkeit für den Papierbrei mit Stoffen ver mengt wird, welche nicht verdunsten. 3. The method according to claim 1, characterized in that a completely evaporating liquid is used as the mixing liquid for the paper pulp, so that the hardened paper insulation remains absorbent. 2. The method according to patent claim I, characterized in that the liquid for the pulp is mixed with substances which do not evaporate. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, da ,durch gekennzeichnet, .dass solche Stoffe zu gesetzt werden, welche nach dem Verdunsten der flüchtigen Anmachflüssigkeit die Saug fähigkeit der erhärteten Papierisolation ver mindern. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Hülle der An schlussleitungen für Strom und Kühlmittel Tubenlos an die Isoliermasse der Wicklungs spulen angeschlossen wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass durch vermehrtes Aufspritzen von Papiermasse Verdickungen der Isolierhülle erzeugt werden. 6. Method according to dependent claim 2, characterized in that substances are added which, after the volatile mixing liquid has evaporated, reduce the absorbency of the hardened paper insulation. 4. The method according to claim I, characterized in that the sheath of the connection lines for power and coolant is connected to the insulation of the winding coils without tubes. 5. The method according to claim I, characterized in that thickenings of the insulating sleeve are produced by increased spraying of paper pulp. 6th Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass in die Papiermasse leitende Beläge eingefügt werden. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass auf einzelne Stel- len der Isolierhülle leitende Beläge aufge bracht werden. $. Verfahren nach Unteranspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Belä-e ebenfalls aufgespritzt werden. 9. Method according to claim 1, characterized in that conductive coatings are inserted into the paper pulp. 7. The method according to claim I, characterized in that conductive coatings are applied to individual points of the insulating sleeve. $. Method according to dependent claims 6 and 7, characterized in that the conductive coatings are also sprayed on. 9. Wicklung nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet dass die an den Stirn enden der Wicklung vorhandenen isolierten Schutzringe an hohle und. isolierte Ableitun gen leitend angeschlossen sind, wobei die Schutzringe mit Offnungen versehen sind, vrelahe das Durchströmen von Kühlmittel durch dieselben hindurch gestatten. 10. Wicklung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die metallischen Ableitungen der Wicklung, wenigstens im Bereich ihres Durchtrittes durch die Papier hülle, hohl sind. 11. Winding according to claim 1I, characterized in that the insulated protective rings present at the front ends of the winding are connected to hollow and. isolated Ableitun conditions are conductively connected, the protective rings are provided with openings vrelahe allow the flow of coolant through them. 10. Winding according to claim II, characterized in that the metallic derivatives of the winding, at least in the area of their passage through the paper envelope, are hollow. 11. Wicklung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass an die Isolierhülle ein Rückkühler für das Kühlmittel ange schlossen ist. 12. Wicklung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Isolierhülle mit potentialsteuernden, leitenden Einlagen versehen ist. 13. Wicklung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Isolierhülle mit potentialsteuernden, leitenden Belägen versehen ist. 14. Winding according to claim II, characterized in that a recooler for the coolant is connected to the insulating sleeve. 12. Winding according to claim II, characterized in that the insulating sleeve is provided with potential-controlling, conductive inserts. 13. Winding according to claim II, characterized in that the insulating sleeve is provided with potential-controlling, conductive coatings. 14th Wicklung nach Patentanspruch II, da- 'durch gekennzeichnet, dass die Isolierhülle mit ihre Festigkeit erhöhenden Bauteilen be wehrt ist. 15. Wicklung nach Unteranspruch 14, da durch .gekennzeichnet, dass die festigkeits erhöhenden Bauteile wenigstens teilweise mit der Papiermasse umspritzt sind. 1G. Wicklung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, <B>da ss</B> auch die Ableitungen mit leitenden Be lägen versehen sind. 17. Winding according to claim II, characterized in that the insulating sheath is reinforced with components that increase its strength. 15. Winding according to dependent claim 14, characterized by the fact that the strength-increasing components are at least partially encapsulated with the paper pulp. 1G. Winding according to claim II and dependent claim 13, characterized in that <B> because </B> the leads are also provided with conductive coatings. 17th Wicklung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Isolierhülle an Stellen höherer elektrischer Beanspruchung verdickt ist. 18. Wicklung nach Unteransprüchen 13, 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, da,ss die Isolierhülle der Ableitung zwischen dem Ende ihres leitenden Belages und der An- achlussl#:lemme verdickt ist. Winding according to claim II, characterized in that the insulating sheath is thickened at points of higher electrical stress. 18. Winding according to dependent claims 13, 16 and 17, characterized in that the insulating sheath of the discharge line is thickened between the end of its conductive coating and the connection terminal.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE974633C (en) * 1951-07-20 1961-03-09 Friedrich Dr-Ing E H Raupach Voltage transformer filled with liquid insulating material
DE975986C (en) * 1946-10-26 1963-01-03 Moser Glaser & Co A G Process for producing a breakdown-proof covering for windings
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CN107170566A (en) * 2017-07-27 2017-09-15 国网冀北电力有限公司唐山供电公司 A kind of transformer outlet short-circuit preventing device and application method

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