DE102018217755A1

DE102018217755A1 - Mast-Trockentransformator

Info

Publication number: DE102018217755A1
Application number: DE102018217755.4A
Authority: DE
Inventors: Stephan Voss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mast-Trockentransformator (1), welcher mit einem den Transformator (1) nach außen abschließenden, vollständig geschlossenen Gehäuse (2) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mast-Trockentransformator.
Verteiltransformatoren sind das letzte Glied in der Energieübertragung und stellen auf der letzten Umspannstufe vom Kraftwerk zum Verbraucher die benötigte Energie für Gebäude und Anlagen bereit. Sie werden verbrauchernah angeordnet und wandeln in der Regel für zugeordnete Verbraucher Mittelspannung in Niederspannung um, ohne dabei die Frequenz des Wechselstroms zu verändern. Gleichzeitig sind sie die erste Transformationsstufe, um dezentral erzeugte Energie (z.B. dachmontierte Solarpanel) ins Stromnetz einzuspeisen.
Ein verbreiterter Typ von Verteiltransformatoren sind Masttransformatoren (engl. pole mounted transformers). Ein Masttransformator ist ein Transformator, der für die Montage auf einem Mast (z.B. aus Holz oder Beton) ausgebildet ist. Dabei handelt es sich meist um einen Freileitungsmast. Wegen des hohen Gewichts von Transformatoren werden Masttransformatoren meist nur im Bereich der Mittelspannungsnetze für die Versorgung eines räumlich begrenzten Niederspannungsnetzes eingesetzt. Masttransformatoren können sowohl als ölisolierte Transformatoren als auch als Gießharztransformatoren ausgeführt sein.
Die Erfindung hat die Verbesserung von Masttransformatoren zur Aufgabe.
Die Aufgabe wird durch einen Masttransformator nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es wird ein als Trockentransformator ausgeführter Masttransformator (Mast-Trockentransformator) vorgeschlagen, der mit einem ihn nach außen abschließenden, vollständig geschlossenen Gehäuse gebildet ist. In anderen Worten wird der Mast-Trockentransformator gekapselt ausgeführt.
Das Gehäuse bietet Schutz z.B. vor einem Berühren von Hochspannung tragenden Teilen des Transformators. Dies betrifft sowohl Personen, die z.B. im Zuge von Wartung oder Reparatur dem Transformator nahe kommen, als auch Tiere, deren Eindringen in den Transformator zu Verschleiß, Schäden oder Störungen führen könnte. Zudem schützt das Gehäuse in geeigneter Ausführungen den Transformator vor UV-Licht. Die Ausführung als Trockentransformator hat nicht nur den Vorteil eines geringeren Gewichts, sondern bringt auch Freiheiten bei der Ausgestaltung des Gehäuses mit sich. Das Gehäuse muss z.B. nicht vakuumfest sein. Es kann den Transformator hermetisch abschließen. Alternativ können Lüftungsöffnungen vorgesehen sein. Bei einer Ausgestaltung mit Lüftungsöffnungen ist es sinnvoll, wenn Kern bzw. Kerne und Wicklungen innerhalb des Transformators durch Behandlung, Beschichtung oder Materialwahl korrosionsbeständig ausgestaltet sind.
Bzgl. Form und Material des Gehäuses gibt es diverse Optionen. Das Gehäuse kann z.B. mit Kühlrippen gebildet sein. In Abhängigkeit der die Installation und die Entwärmung des Transformators betreffenden Gegebenheiten können die Gehäuseform und der Abstand des Gehäuses zu Kern bzw. Kernen und Wicklungen optimiert werden.
Das Gehäuse kann ganz oder teilweise aus Metall bestehen. Gemäß einer alternativen Ausführung ist die Außenwand des Gehäuses mit einem Nichtmetall (insb. Isolator) gebildet und eine Innenwand des Gehäuses ist metallisch ausgebildet, um eine elektromagnetische Schirmung zu bewirken. Alternativ zu einer metallischen Innenwand des Gehäuses kann auch der Transformator eine Schirmung für Kern bzw. Kerne und Wicklungen enthalten, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung im Rahmen von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher beschrieben.
Es zeigen:

1: einen erfindungsgemäßen Mast-Trockentransformator,
2: einen Einphasentransformator mit Wickelkern,
3: einen erfindungsgemäßen Mast-Trockentransformator, bei dem das Gehäuse auf der Innenseite mit einer metallischen Schirmschicht gebildet ist, und
4: einen erfindungsgemäßen Mast-Trockentransformator, bei dem der Transformator eine Schirmung für Kerne und Spulen enthält, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

1 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Mast-Trockentransformator 1. In einem Gehäuse 2 ist ein Transformatorkern 3 mit Hochspannungswicklungen 4 und Niederspannungswicklungen 5 angeordnet. Diese sind z.B. wie in 2 schematisch gezeigt ausgestaltet, d.h. ein Einphasentransformator mit zwei Wickelkernen und Wicklungen 13. Eine interne Hochspannungsverbindung 6 verbindet in 1 die Hochspannungswicklungen 4 mit Hochspannungsdurchführungen 7. Entsprechend verbindet eine interne Niederspannungsverbindung 8 die Niederspannungswicklungen 5 mit einem Niederspannungsausgang 9. Zudem ist eine Erdungsverbindung 10 vorgesehen.
Es handelt sich um einen Trockentransformator, d.h. im Innenraum des Gehäuses 10 ist kein Kühlungsmittel vorgesehen. In 1 ist der Transformator äußerlich ähnlich einem ölgefüllten Transformator. Andere Gestaltungen der äußeren Form sind ebenso möglich, z.B. ein Gehäuse, das Kerne und Wicklungen eng umschließt. Wegen der fehlenden Isolation braucht das Gehäuse 10 nicht vakuumfest zu sein. Man kann sich darauf beschränken, mit dem Gehäuse Transformatorkerne und -wicklungen gegen UV Strahlung und andere Umwelteinflüsse abzuschirmen. Zusätzlich sollte das Gehäuse dafür ausgestaltet sein, Menschen und Tiere einen Zugang zu den Hochspannung führenden Teilen zu verwehren und so eine Schutzbarriere darzustellen.
Gemäß einer Ausgestaltung weist das Gehäuse Öffnungen zur Kühlung auf. Dies hat zur Folge, dass Feuchtigkeit und Salze in das Gehäuse gelangen können. In diesem Fall werden Kerne und Wicklungen gegen diese Einflüsse geschützt, z.B. durch eine geeignete Antikorrosions-Beschichtung oder/und Verwendung geeigneter Herstellungsmaterialien. Die Kerne können beispielsweise gewundene Kerne oder sogar amorphe Kerne (AMC: amorphous core) sein, die aus sog. GOES (grain oriented electrical steel) bestehen. Die Wicklungen können als Vakuumimprägnierte Wicklungen oder gegossene Harzwicklungen ausgeführt sein. Sie können auch eine Abschirmungsschicht um die Windungen herum aufweisen und separat oder in einem Block imprägniert bzw. gegossen sein.
Die externen Anschlüsse (Hochspannungsdurchführungen, Niederspannungsdurchführungen, Erdungsverbindung) können ähnlich wie bei ölgefüllten Masttransformationen ausgestaltet sein. D.h. die Hochspannungsdurchführungen (Bushings) können aus Harz oder Porzellan bestehen, ebenso wie die kleineren Niederspannungsdurchführungen.
In 3 und 4 sind zwei Möglichkeiten für eine elektromagnetische Schirmung angegeben. Es kann beim erfindungsgemäßen Mast-Trockentransformator das Gehäuse auf der Innenseite mit einer metallischen Schirmschicht 11 gebildet sein ( 3). Alternativ kann der Transformator eine Schirmung 11 für Kerne und Spulen enthalten, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist (4).
Die obigen Ausführungsbeispiele sind nur exemplarisch. Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Konzepts findet der Fachmann im Rahmen seines routinemäßigen Handelns.

Claims

Mast-Trockentransformator, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (1) mit einem den Transformator (1) nach außen abschließenden, vollständig geschlossenen Gehäuse (2) gebildet ist.
Mast-Trockentransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) hermetisch geschlossen ist.
Mast-Trockentransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) Lüftungsöffnungen aufweist.
Mast-Trockentransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Kern (3) bzw. Kerne und Wicklungen (13) innerhalb des Transformators (1) durch Behandlung, Beschichtung oder Materialwahl korrosionsbeständig ausgestaltet sind.
Mast-Trockentransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mit Kühlrippen gebildet ist.
Mast-Trockentransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus einem Metall besteht.
Mast-Trockentransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mit einem nichtmetallischen Material gebildet ist.
Mast-Trockentransformator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) auf der Innenseite mit einer metallischen Schirmschicht (11) gebildet ist.
Mast-Trockentransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (1) eine Schirmung (11) für Kerne (3) und Wicklungen (13) enthält, die innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.