CS254635B1

CS254635B1 - Device for cooling winding of transformer with split winding

Info

Publication number: CS254635B1
Application number: CS864483A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kadlec; Evzen Hoffmann; Josef Janousek; Jaroslav Frank; Petr Hatas
Original assignee: Zdenek Kadlec; Evzen Hoffmann; Josef Janousek; Jaroslav Frank; Petr Hatas
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1986-06-17
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS448386A1

Abstract

Očelem zařízení je zlepšit u trans formátoru se štěpeným vinutím chlazení horních sekcí výstupních vinutí přívodem studené chladicí kapaliny. T< se dosáhne tím, že soustředně se sekcemi výstupních vinutí jsou uspořádány nad sebou s meze rou mezi nimi první izolační válec a druhý izolační válec nebo jeden válec stejné délky jako sestava prvního izolač ního válce a druhého izolačního válce s otvory vytvořenými ve výšce odpovídají cí oblasti mezery, přičemž uvedenými izolačními válci nebo válcem je vymezen první chladicí kanál podél druhé dolní sekce vstupního vinutí a na něj navazují cí druhý chladicí kanál podél druhé horní sekce výstupního vinutí, v obou chladicích kanálech jsou umístěny distanční lišty stejně silné jako je šířka prvního a dru hého chladicího kanálu a souose s uvedenými izolačními válci nebo válcem je uspořádán třetí izolační válec většího průměru vyme zující třetí chladicí kanál, který je na svém horním konci uzavřen prvním prsten cem uspořádaným mezi horními konci uvede ných izolačních válců.The purpose of the device is to improve the cooling of the upper sections of the output windings in a split-winding transformer by supplying cold coolant. T< is achieved by arranging concentrically with the output winding sections a first insulating cylinder and a second insulating cylinder or a cylinder of the same length as the assembly of the first insulating cylinder and the second insulating cylinder with holes formed at a height corresponding to the gap area, said insulating cylinders or cylinder defining a first cooling channel along the second lower section of the input winding and a second cooling channel connecting to it along the second upper section of the output winding, spacer strips of the same thickness as the width of the first and second cooling channels are placed in both cooling channels, and a third insulating cylinder of a larger diameter defining a third cooling channel is arranged coaxially with said insulating cylinders or cylinder, which is closed at its upper end by a first ring arranged between the upper ends of said insulating cylinders.

Description

(54) Zařízení pro chlazení vinutí transformátoru se štěpeným vinutím(54) Cooling transformer winding equipment with split winding

Očelem zařízení je zlepšit u transformátoru se štěpeným vinutím chlazení horních sekcí výstupních vinutí přívodem studené chladicí kapaliny. T< se dosáhne tím, že soustředně se sekcemi výstupních vinutí jsou uspořádány nad sebou s mezerou mezi nimi první izolační válec a druhý izolační válec nebo jeden válec stejné délky jako sestava prvního izolačního válce a druhého izolačního válce s otvory vytvořenými ve výšce odpovídající oblasti mezery, přičemž uvedenými izolačními válci nebo válcem je vymezen první chladicí kanál podél druhé dolní sekce vstupního vinutí a na něj navazující druhý chladicí kanál podél druhé horní sekce výstupního vinutí, v obou chladicích kanálech jsou umístěny distanční lišty stejně silné jako je šířka prvního a druhého chladicího kanálu a souose s uvedenými izolačními válci nebo válcem je uspořádán třetí izolační válec většího průměru vymezující třetí chladicí kanál, který je na svém horním konci uzavřen prvním prstencem uspořádaným mezi horními konci uvedených izolačních válců.The purpose of the device is to improve the cooling of the upper sections of the output windings in a split-winding transformer by supplying cold coolant. T dosáhne is achieved by concentrating the output winding sections concentrically with a gap between them, the first insulating roller and the second insulating roller or one roller of the same length as the assembly of the first insulating roller and the second insulating roller with holes formed at a height corresponding to the gap region, wherein said insulating rollers or cylinder defines a first cooling channel along the second lower section of the inlet winding and a second cooling channel adjacent thereto along the second upper section of the outlet winding, in both cooling channels are spacers as thick as the width of the first and second cooling channels; coaxial with said insulating rollers or a cylinder is provided a third insulating cylinder of larger diameter defining a third cooling channel which is closed at its upper end by a first ring arranged between the upper ends of said insulating rollers.

Vynález se týká zařízení pro chlazení vinutí transformátoru se štěpeným vinutím, zejména výkonového nebo usměrňovacího transformátoru, u kterého jsou výstupní vinutí uspořádaná v sekcích nad sebou, přičemž mezi jednotlivými sekcemi je umístěn izolační kroužek a mezi celými vinutími jsou upraveny chladicí kanály.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a device for cooling windings of a split-winding transformer, in particular a power or rectifier transformer, in which the output windings are arranged in sections one above the other, with an insulating ring between the sections and cooling channels between the windings.

Transformátor se štěpeným vinutím se vyznačuje uspořádáním vinutí v sekcích, přičemž nejčastější případ je trojvinutový transformátor. Sekce výstupních vinutí jsou umístěny nad sebou, vstupní vinutí je rozděleno na dvě paralelní části. Vinutí jsou koncentrická, válcová v provedení bud jako jedno nebo vícevrstvové šroubovice, nebo plynulé. V současné době je chlazení .vinutí, zvláště výstupních vinutí, při různých typech chlazení, to je přirozeného nebo nuceného, provedeno tak, že chladicí kapalina cirkuluje podél celého vinuti.The split winding transformer is characterized by the arrangement of the windings in sections, the most common case being a three-minute transformer. The sections of the output windings are placed one above the other, the input winding is divided into two parallel parts. The windings are concentric, cylindrical in design either as single or multilayer helix or continuous. At present, the cooling of the windings, in particular of the output windings, in various types of cooling, i.e. natural or forced, is effected in such a way that the coolant circulates along the entire winding.

V praxi to znamená, Me dolní sekce vinutí jsou chlazeny lépe ještě relativně studenou chladicí kapalinou, například olejem, zatímco horní sekce se nacházejí v oblasti oleje již ohřátého dolními sekcemi vinutí.In practice, this means that the lower winding sections are preferably cooled by a relatively cold coolant, for example oil, while the upper sections are located in the region of the oil already heated by the lower winding sections.

Vzhledem k tomu, že na transformátor se štěpeným vinutím jsou kladeny zvláštní požadavky zejména z hlediska stejných napětí nakrátko, nesouměrných zatížení, stoprocentní spolehlivosti a z toho plynoucí nutnosti dodržení stejných geometrických rozměrů všech vinutí a rovněž k nebezpečí lokálních přehřátí vlivem příčné složky pole, je dosavadní způsob chlazení nevýhodý a nutně vede k předimenzování dolních sekcí vinutí z hlediska tepelného namáhání a tím vyšší materiálové náročnosti. Protože hlavním kriteriem vhodnosti vinutí při tepelných zkouškách je měření středního oteplení vinutí, je u vyrobených strojů, vzhledem k tomu, že štěpené systémy se měří samostatně, neboř v provozu pracují také samostatně, rozdíl oteplení markantní, zvláště u přirozeného chlazení.Given that the transformer with split winding is subject to particular requirements in terms of the same short-circuit voltages, unbalanced loads, 100% reliability and the consequent necessity to maintain the same geometrical dimensions of all windings and the danger of local overheating due to cross-section Cooling is disadvantageous and necessarily leads to over-dimensioning of the lower winding sections in terms of thermal stress and thus higher material demands. Since the main criterion for the suitability of windings in thermal tests is the measurement of the mean warming of the windings, the difference in warming is noticeable, especially in natural cooling, since the split systems are measured separately because they are also operating independently.

U usměrňovačových transformátorů přistupuje ještě další značná nevýhoda dosavadního způsobu chlazení, hlavně výstupních vinutí vlivem podstatného zvýšení přídavných ztrát pulsním průběhem proudu. Celkově lze konstatovat, že nevýhodou dosavadních zařízení pro chlazení transformátorů se štěpeným vinutím je zvýšená materiálová náročnost vlivem předimenzování dobře chlazených dolních sekcí. Tepelná nevyváženost má za následek sníženou životnost sekcí vinutí a tím celého stroje.In the case of rectifier transformers, there is a further considerable disadvantage of the prior art cooling method, in particular of the output windings, due to the substantial increase in additional losses due to the pulse current. Overall, a disadvantage of the existing devices for cooling transformers with split winding is the increased material intensity due to oversizing of the well cooled lower sections. Thermal imbalance results in reduced service life of the winding sections and thus of the entire machine.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny zařízením pro chlazení vinutí transformátoru se štěpeným vinutím podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že soustředně se sekcemi výstupních vinutí jsou uspořádány nad sebou s mezerou mezi nimi první izolační válec a druhý izolační válec, nebo jeden válec stejné délky jako sestava prvního izolačního válce a druhého izolačního válce s otvory vytvořenými v oblasti mezery, přičemž uvedenými izolačními válci nebo válcem je vymezen první chladicí kanál podél druhé dolní sekce výstupního vinutí a na něj navazující druhý chladicí kanál podél druhé horní sekce výstupního vinutí, v obou chladicích kanálech jsou umístěny distanční lišty stejně silné jako je šířka prvního a druhého chladicího kanálu a souose s uvedenými izolačními válci nebo válcem je uspořádán třetí izolační válec většího průměru vymezující třetí chladicí kanál, který je na svém horním konci uzavřen prvním prstencem uspořádaným mezi horními konci uvedených izolačních válců.The above-mentioned disadvantages are overcome by the cooling device of the split-winding transformer according to the invention, characterized in that the first insulating roller and the second insulating roller, or one of the same length as an assembly of a first insulating roll and a second insulating roll with apertures formed in the gap region, said insulating rolls or roll defining a first cooling channel along a second lower section of the exit winding and a second cooling channel adjacent thereto along a second upper section of the exit winding in both cooling channels spacers as thick as the width of the first and second cooling ducts are disposed, and a third insulating cylinder of larger diameter defining a third cooling duct is coaxial with said insulating rollers or cylinder; is closed at its upper end by a first ring arranged between the upper ends of said insulating rollers.

Rozvinutí vynálezu spočívá v tom, že první chladicí kanál je ve své horní části uzavřen druhým prstencem přiloženým na izolační kroužek uspořádaný mezi druhou horní sekcí výstupního vinutí a druhou dolní sekcí výstupního vinutí a izolační kroužek je opatřen po obvodu ve své dolní části prvními výřezy pro průtok chladicí kapaliny do čtvrtého chladicího kanálu upraveného mezi sekcemi výstupních vinutí.The development of the invention consists in that the first cooling channel is closed in its upper part by a second ring applied to the insulating ring arranged between the second upper section of the outlet winding and the second lower section of the outlet winding and the insulating ring is circumferentially coolant into a fourth cooling channel provided between the sections of the outlet windings.

Další rozvinutí vynálezu spočívá v tom, že izolační kroužek je mezi druhými sekcemi výstupních vinutí opatřen třetím prstencem zasahujícím do čtvrtého chladicího kanálu, na který dosedá tenkostěnný izolační válec, kterým je vymezen pátý chladicí kanál, do kterého ústí druhé výřezy vytvořené v horní části izolačního kroužku mezi druhými sekcemi výstupních vinutí.A further development of the invention is characterized in that the insulating ring is provided, between the second sections of the outlet windings, with a third ring extending into the fourth cooling duct, on which a thin-walled insulating cylinder bears a delimited fifth cooling duct. between the second sections of the output windings.

Vynález bude v dalším textu blíže vysvětlen na příkladech provedení, znázorněných na výkresech.The invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings.

Na obr. 1 až 3 jsou znázorněny tři příklady provedení zařízení pro chlazení transformátoru se štěpeným vinutím podle vynálezu.1 to 3 show three exemplary embodiments of a device for cooling a split winding transformer according to the invention.

Jak z obr. 1 vyplývá, jsou na nosném válci 4 uspořádány nad sebou první sekce AI,As can be seen from FIG. 1, first sections A1 are arranged on top of the support roll 4,

Bl a druhé sekce A2, B2 výstupních vinutí. Vždy mezi dvěma sekcemi Al, Bl a A2, B2 výstupních vinutí je uspořádán izolační kroužek 2, který obě sekce napětově odděluje. Mezi celými výstupními vinutími, tvořenými sekcemi Al, Bl a A2, B2 je upraven čtvrtý chladicí kanál K4. Soustředně s výstupními vinutími je uspořádán první izolační válec zasahující nad druhou dolní sekci B2 výstupního vinutí, kterým je vymezen první chladicí kanál K1 podél dolní sekce B2 výstupního vinutí.B1 and second sections A2, B2 of the output windings. In each case between the two sections A1, B1 and A2, B2 of the output windings there is an insulating ring 2, which separates the two sections in a voltage-tight manner. A fourth cooling channel K4 is provided between the entire outlet windings formed by the sections A1, B1 and A2, B2. A first insulating cylinder extending above the second lower section B2 of the winding winding is arranged concentrically with the output windings, defining a first cooling channel K1 along the lower section B2 of the winding winding.

Nad tímto prvním izolačním válcem 5 je s mezerou M uspořádán druhý izolační válec 2, kterým je vymezen druhý chladící kanál K2 podél druhé horní sekce A2 výstupního vinutí. Souose s prvním izolačním válcem 2 ^a had ním umístěným druhým izolačním válcem '6 jé uspořádán třetí izolační válec ]_ většího průměru, který vymezuje třetí chladicí kanál K3. Mezi horním koncem druhého izolačního válce 2 ^a horním koncem třetího izolačního válce 7_ je umístěn první prstenec 2, kterým je uzavřen třetí chladicí kanál K3. Na tomto třetím izolačním válci 2 jsou nasazena vstupní vinutí VI, V2. Na druhých sekcích A2, B2 výstupních vinutí jsou umístěny neznázorněné distanční lišty stejné tlouštky jako je šířka prvního chladicího kanálu K1 a druhého chladicího kanálu K2. První izolační válec 2 ^a druhý izolační válec 2 mohou být nahrazeny jediným válcem stejné délky jako je sestava prvního izolačního válce 2 a druhého izolačního válce 6 a který je opatřen ve výšce, odpovídající oblasti mezery M, otvory pro průchod chladicí kapaliny.Above this first insulating cylinder 5, a second insulating cylinder 2 is arranged with a gap M, defining a second cooling channel K2 along the second upper section A2 of the outlet winding. Coaxially with the first insulating cylinder 2 ^{and the} second insulating cylinder 6 arranged thereon, a third insulating cylinder 1 of larger diameter is provided which defines a third cooling channel K3. Between the upper end of the second insulating roller 2 ^{and the} upper end of the third insulating roller 7 is located a first ring 2, by which the third cooling channel K3 is closed. The inlet windings V1, V2 are mounted on this third insulating roller 2. Spacers of the same thickness as the width of the first cooling channel K1 and the second cooling channel K2 are located on the second sections A2, B2 of the output windings. The first insulating roller 2 ^{and the} second insulating roller 2 may be replaced by a single roller of the same length as the assembly of the first insulating roller 2 and the second insulating roller 6 and which is provided at a height corresponding to the gap region M with openings for the coolant passage.

Při provozu chlazení probíhá tak, že chladicí kapalina, například olej, prochází prvním chladicím kanálem K1 a ochlazuje druhou dolní sekci B2 výstupního vinutí. Tímto ohřátá chladicí kapalina se ve druhém chladicím kanálu K2 mísí se zcela studenou chladicí kapalinou, přiváděnou třetím chladicím kanálem K3 a mezerou M, čímž se vnější vrstvy druhé horní sekce A2 výstupního vinutí intenzivně ochlazují.In cooling operation, the cooling liquid, such as oil, passes through the first cooling channel K1 and cools the second lower section B2 of the outlet winding. The heated coolant is mixed in the second coolant channel K2 with the completely cold coolant supplied by the third coolant channel K3 and the gap M, whereby the outer layers of the second upper section A2 of the winding winding are intensively cooled.

Jestliže je třeba vnější vrstvu druhé horní sekce A2 výstupního vinutí zejména intenzivně chladit, pak se zařízení vytvoří tak, jak je znázorněno na obr. 2. U tohoto provedení je při jinak stejném vytvoření jednotlivých prvků jako v obr. 1, izolační kroužek 2 mezi druhou dolní sekcí A2 a druhou horní sekcí B2 výstupního vinutí opatřen po obvodě ve své dolní části prvními výřezy 2 pro průtok chladicího média, resp. chladicí kapaliny do širokého čtvrtého chladicího kanálu K4 a nad těmito prvními výřezy 2 je umístěn druhý prstenec 8 uzavírající první chladicí kanál Kl.If the outer layer of the second top section A2 of the exit winding needs to be particularly intensively cooled, then the device is formed as shown in FIG. 2. In this embodiment, with the otherwise identical design of the individual elements as in FIG. the lower section A2 and the second upper section B2 of the outlet winding are provided circumferentially in their lower part with first cut-outs 2 for the flow of the cooling medium or the coolant, respectively. of the coolant into the wide fourth cooling channel K4 and above these first slots 2 is a second ring 8 closing the first cooling channel K1.

Při provozu probíhá chlazení vinutí tak, že vnější vrstvy vinutí druhé horní sekce A2 výstupního vinutí, které se nacházejí u hlavního rozptylového kanálu a tedy vykazují největší ztráty, jsou chlazeny zvlášt přiváděnou studenou chladicí kapalinou třetím chladicím kanálem K3 a mezerou M do druhého chladicího kanálu K2 a tedy jsou neobyčejně intenzivně ochlazovány a tím dochází k lepšímu využití materiálu při návrhu stroje.In operation, the winding is cooled so that the outer winding layers of the second top section A2 of the output winding, which are located at the main stray channel and thus exhibit the greatest losses, are cooled by separately supplied cold coolant through the third cooling channel K3 and gap M into the second cooling channel K2 and thus they are extremely intensively cooled, and thus better material utilization in machine design is achieved.

Jestliže je třeba chladit oboustranně vnější vrstvu druhé horní sekce A2 výstupního vinutí, pak se zařízení vytvoří podle obr. 3. Jak z obr. 3 vyplývá, je izolační kroužek 2 mezi druhou dolní sekcí B2 a druhou horní sekcí A2 výstupních vinutí opatřen třetím prstencem 22.» zasahujícím do čtvrtého chladicího kanálu K4 a v horní části je opatřen druhými výřezy 2 pro průchod chladicí kapaliny. Na tento třetí prstenec 10 dosedá tenkostěnný izolační válec 11, kterým je vymezen pátý chladicí kanál K5 podél druhé vnitřní strany druhé horní sekce A2 výstupního vinutí.If it is necessary to cool the outer layer of the second upper section A2 of the output winding on both sides, the device is formed according to FIG. 3. As shown in FIG. 3, the insulating ring 2 between the second lower section B2 and the second upper section A2 of the output windings Extending into the fourth cooling channel K4 and in the upper part is provided with second cutouts 2 for the passage of the cooling liquid. A thin-walled insulating roller 11 is placed against this third ring 10, defining a fifth cooling channel K5 along the second inner side of the second upper section A2 of the outlet winding.

Při provozu transformátoru probíhá chlazení tak, že vnější vrstvy vinutí po obou stranách druhé horní sekce A2 výstupního vinutí jsou chlazeny intenzivně studenou chladicí kapalinou přiváděnou třetím chladicím kanálem K3 a mezerou M do druhého chladicího kanálu K2 a druhými výřezy 2 ^v izolačním kroužku _1 do pátého chladicího kanálu K5.During operation of the transformer cooling is such that the outer winding layers on both sides of the second upper section A2 output winding are cooled intensely cold coolant supplied through the third cooling channel K3 and space M into the second cooling channel K2 and the second cut-outs 2 ^{in the} insulating ring _1 to fifth cooling channel K5.

Zařízení pro chlazení transformátoru se Štěpeným vinutím lze použit kromě transformátorů usměrňovačových i u některých transformátorů pecových a podobně.Cooling transformer cooling equipment can be used in addition to rectifier transformers in some furnace transformers and the like.

Claims

object of the invention

Apparatus for cooling windings of a split-winding transformer, in particular a power or rectifier transformer, in which the output windings are arranged one above the other, wherein an insulating ring is arranged between the sections and cooling channels are provided between the entire windings, concentrically with sections (Al,

Bl; A2, B2) of the output windings are arranged one above the other with a gap (M) therebetween a first insulating roller (5) and a second insulating roller (6), or one roller of the same length as the assembly of the first insulating roller (5) and the second insulating roller (6) ) with apertures formed at a height corresponding to the gap region (Μ), said insulating rollers (5, 6) or cylinder defining a first cooling channel (K1) along the second lower section (B2) of the outlet winding and a second cooling channel (K2) adjoining it ) along the second upper section (A2) of the outlet winding, in both cooling ducts (K1, K2) are spacers as thick as the width of the first cooling duct (K1) and the second cooling duct (K2) and coaxial with said insulating rollers or cylinder a third larger diameter insulating cylinder (7) defining a third cooling channel (K3) is provided, which is closed at its upper end by a first ring (3) arranged ádaným between the upper ends of said insulation rolls (6, 7).

Device according to claim 1, characterized in that the first cooling channel (K1) is closed in its upper part by a second ring (8) applied to the insulating ring (1) arranged between the second upper section (A2) of the outlet winding and the second lower the outlet winding section (B2) and the insulating ring (1) are provided circumferentially at their lower part with first cutouts (2) for the coolant flow to the fourth cooling channel (K4) provided between the sections (A1, B1; A2,

B2) output windings.

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the insulating ring (1) between the second sections (A2, B2) of the output windings is provided with a third ring (10) extending into the fourth cooling channel (K4) against which the thin-walled insulating material a cylinder (11) defining a fifth cooling channel (K5) into which the second cut-outs (9) formed in the upper part of the insulating ring (1) between the second sections (A2, B2) of the outlet windings exit.