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Isolieranordnung für zylindrische Lagenwicklungen von Hochspannungstransformatoren
u. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Transformatoren, insbesondere
Leistungstransformatoren mit Lagenwicklungen.
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Bei konzentrisch angeordneten Wicklungen von Transformatoren mit Lagenwicklung
ist es üblich, die Wicklungen voneinander durch Papierzwischenlagen von zylindrischer
Form zu isolieren, die durch das Überlappen aufeinanderfolgender Wicklungen von
Papier gebildet sind. Um an jedem Ende der Wicklungsanordnung eine Isolation zu
erreichen, hat man unter anderem die Papierzylinder längs des Umfangs eingerissen
und damit eine Anzahl von Abschnitten geschaffen, die dann in rechten Winkeln zur
Achse des Papierzylinders abgebogen werden, so daß sie an die Enden der Lagenwicklungen
angrenzen. Auch können an den zugehörigen Enden der Wicklungsanordnung Isolierscheiben
vorgesehen sein, die in Verbindung mit den abgeflachten Enden der Papierzylinder
Isolierflansche bilden. Die Herstellung einer solchen Endisolation der Wicklungsanordnung,
einschließlich das Einreißen der Enden der Isolationszylinder von Hand zwischen
den Wicklungen, ist nicht nur mit erheblichem Zeitaufwand verbunden, sondern erfordert
auch Geschicklichkeit und große Sorgfalt, wodurch dieses Verfahren unwirtschaftlich
wird.
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Die vorliegende Erfindung schlägt daher eine verbesserte Endisolation
einer Lagenwicklungsanordnung vor, wobei das Einreißen der Isolierzylinder beim
Formen der Isolierflansche an den betreffenden Enden der Wicklungsanordnung überflüssig
wird und infolgedessen beachtliche Einsparungen an Arbeit und Kosten möglich sind.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Isolieranordnung für zylindrische
Lagenwicklungen von Hochspannungstransformatoren, bei denen zwischen den einzelnen
Wicklungen bzw. Wicklungsteilen zylindrische Zwischenlagen aus fester Isolation
und an den stirnseitigen Enden der zylindrischen Zwischenlagen winkelringartige
Flanschteile vorgesehen sind. Erfindungsgemäß sind die winkelringartigen Flanschteile
an den stirnseitigen Enden der festen zylindrischen Zwischenlagen aus Kunststoff
gegossen und angesetzt.
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Als Isolierringe oder -flansche können dabei vorgegossene Teile aus
Gießharz, insbesondere Epoxyharz verwendet werden, die in noch weichem Zustand an
den Enden der Anordnung angebracht werden und deren eine Seite sich im wesentlichen
den Konturen am Ende der Lagenwicklungsanordnung anpaßt. Sind die vorgegossenen
Flansche an den Enden der Wicklungsanordnung angebracht, so können die Wicklungen
erwärmt werden, um das teilweise gehärtete Gießharz wieder zu erweichen, worauf
sich das Gießharz irgendwelchen Unregelmäßigkeiten der Oberfläche an den Enden der
Wicklungen anpaßt und so mechanische Spannungen vermieden werden.
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Diesen vorgegossenen Endflanschen können sich axial zur Wicklung erstreckende
Distanzstücke anschließen, die in Abständen zwischen benachbarten konzentrischen
Wicklungen zur Schaffung von axialen Kühlkanälen angeordnet sind. Die vorgegossenen
Flansche werden zweckmäßigerweise mit Durchbrüchen versehen, welche mit den obengenannten
axialen Kühlkanälen übereinstimmen. Die Endflansche können auch radiale Streben
einschließen, welche an den Enden der axialen Distanzstücke zwischen diesen befestigt
sind.
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Statt vorgegossene Endflansche an den Isolierzwischenlagen anzubringen,
können diese auch an die Enden der Lagenwicklung angegossen werden. Dabei wird flüssiges
Epoxyharz in flache Mulden gegossen, die beispielsweise durch die überstehenden
Enden von Preßspanzylindern gebildet werden, die den inneren und äußeren Rand der
Lagenwicklungsanordnung umschließen. Diese Mulden können durch Abdeckteile geschlossen
und entsprechend der gewünschten Form der Endflansche gestaltet werden. Die Abdeckteile
können entsprechend der Lage und dem Querschnitt der Kühlkanäle mit Durchbrüchen
versehen
sein, so daß Röhren hindurchgeführt werden können.
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Das Gießharz füllt sämtliche sich axial erstreckenden Zwischenräume
zwischen den Kühlröhren und ebenso die Unterbrechungen zwischen den Enden der Isolierzylinder
und den Wicklungen aus. Die axialen Distanzstücke und die radialen Stege zwischen
diesen Distanzstücken, die in der zuerst beschriebenen Wicklungsanordnung benutzt
wurden, können so entbehrt werden, da die axialen Kühlkanäle durch die Röhren gebildet
werden, die sich längs der Anordnung erstrecken und die durch das Gießharz während
des Gießprozesses mit eingegossen werden.
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An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nun an Hand der entsprechenden
Figuren beschrieben werden, wobei F i g. 1 teil ::°eise perspektivisch einen Teilschnitt
durch eine Lagenwicklungsanordnung zeigt, die vorgegossene Gießharzflansche enthält,
die an jedem Ende der Wicklungsanordnung angebracht sind; F i g. 2 zeigt eine teilweise
geschnittene Ansicht in axialer Richtung durch eine Lagenwicklungsanordnung, die
durch Gießen entstandene isolierende Endflansche enthält, während F i g. 3 eine
teilweise geschnittene Darstellung entsprechend der Linie A -A in F i g.
2 zeigt.
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Gemäß F i g. 1 der Zeichnung besteht eine Lagenwicklung aus zylindrischen
Teilwicklungen 1 bis 4, welche konzentrisch angeordnet und durch Isolierlagen voneinander
getrennt sind. Beispielsweise ist die Wicklungslage 4 durch die von einem Hartpapierzylinder
gebildete Lage 5 und durch die Abstandselemente 6 eingeschlossen, die sich in axialer
Richtung durch die Anordnung erstrecken und mit Abstand entlang dem Umfang der Wicklung
angeordnet sind, so daß ringsum zwischen den benachbarten Wicklungen axial verlaufende
Kanäle entstehen. Zwischen den Abstandselementen 6 erstrecken sich radiale Streben
7. Nach der Erfindung ist am Ende der Wicklungsanordnung ein vorgegossener Gießharzendflansch
8 befestigt, dessen dem Ende der Wicklungsanordnung zugekehrte Seite so geformt
ist, daß sie sich den Konturen des Endes der Wicklungsanordnung anpaßt. In der dargestellten
Anordnung ist ein zylindrischer Flansch 9 mittels seinem sich verjüngenden Rand,
der in eine V-förmige Rille 10 des Papierzylinders 5 ragt, mit diesem fest verbunden.
Die V-förmige Rille entsteht zweckmäßigerweise beim Wickeln des Papierzylinders
durch Beifügung eines entsprechend der Rille geformten Ringes, der dann nach dem
Wickeln wieder entfernt wird. Der vorgegossene Gießharzflansch 8 ist mit Durchbrüchen
11 versehen, die zur Führung des Kühlmittels dienen und mit den axial verlaufenden
Kühlkanälen in Verbindung stehen, #::elche zwischen den inneren Wicklungen 2 und
3 und den entlang dem Umfang angeordneten Abstandselementen 6 liegen. Um eine genaue
Übereinstimmung der Konturen des Flansches mit den Enden der Wicklungen 1 bis 4
zu erreichen, ist der vorgegossene Flansch nur teilweise gehärtet. Nachdem der vorgegossene
Flansch auf der Stirn der Wicklungsanordnung aufgebracht ist, wird die Wicklung
erwärmt, so daß der Flansch erweicht und sich der Form der Wicklungsenden anpaßt.
Das Gießharz wird durch diese Erwärmung gleichzeitig vollständig ,ehärtet. Durch
das Anpassen des Endflansches an die Wicklungsenden werden mechanische Spannungen
vermieden, die durch unvollständigen Kontakt zwischen dem Endflansch und den Wicklungsenden
hervorgerufen werden könnten.
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Die F i g. 2 und 3 zeigen eine Lagenwicklungsanordnung für Leistungstransformatoren
mit den Lagenwicklungen 20 bis 26 und einen zylindrischen Erdungsschild 27.
Isolierpapierzylinder, wie der Zylinder 28, sind zwischen die Wicklungen der Anordnung
eingefügt, die von Preßspanzylindern 29 und 30 umgeben ist. Die Preßspanzylinder
29 und 30 schließen am oberen Ende der Wicklungsanordnung. wie in den Figuren dargestellt,
eine ringförmige Höhlung 31 (Mulde) ein, die gemäß der Erfindung mit Epoxyharz 32
ausgefüllt ist. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, hat der äußere Zylinder 30 oben
einen Ansatz 33, der ein vergrößertes Endstück der Mulde für den Gießharzendflansch
bildet. Die durch die Zylinder 29 und 30 und den Ansatz 33 gebildete
Mulde wird durch einen Ring 34 oben verschlossen, welcher mit Durchbrüchen zur Aufnahme
der Endstücke 35 der Röhren 36 mit rechteckigem Querschnitt versehen ist, die mit
weiteren Röhren 37 von ähnlichem Querschnitt durch Rohrkrümmer 38 verbunden sind.
Diese Rohrkrümmer können wahlweise 45°-Rohrkrümmer sein, um die Gegenzuglänge in
den verbundenen Röhren 35 und 37 zu vergrößern. Die Röhren 37 verlaufen durch die
Wicklungsanordnung hindurch und liegen zwischen den Wicklungen und den Papierisolierzylindern
und dienen zur Führung des Kühlmittels.
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Während des Wickelvorganges der Lagenwicklungsanordnungwerden entsprechend
dem Endflansch geformte Ringe verwendet, die die Wicklungen, die Kühlrohre usw.
provisorisch tragen. Zusätzlich werden die Enden der Papierisolierzylinder, die
durch Falzen von offenem Webpapierband zu fortschreitenden Wickeln geformt werden,
wie beschrieben, zugespitzt. Nach dem Wickeln werden die Preßspanzylinder 29 und
30 einschließlich des Ansatzes 33 an die Wicklungsanordnung angefügt, um die Aushöhlung
(Mulde) für den Endflansch zu bilden. Die Röhren 36 führen durch das in die Aushöhlung
gegossene Gießharz und sind mittels der Rohrkrümmer 38 an die Kühlrohre 37 angeschlossen.
Das Gießharz füllt die axialen Zwischenräume zwischen den in konzentrischen Kreisen
angeordneten Kühlröhren 37 aus, wie aus der Teilansicht in F i g. 3 ersichtlich
ist. Gleichzeitig füllt das Gießharz die axial sich erstreckenden zylindrischen
Zwischenräume zwischen den zugespitzten Enden der Papierisolierzylinder und den
anliegenden Wicklungen, um überlappungsverbindungen mit den Papierzylindern zu bilden.
Ist der Ring 34 auf der Oberseite der Flanschmulde angebracht, so ragen die Enden
35 der Röhren 36 durch die Durchbrüche des Ringes. Die herausragenden Enden der
Röhren können nach dem Erhärten der Gießharzfüllung in der Flanschhöhlung mit dem
Ring 34 bündig gemacht werden. Nach dem Aushärten bildet das Gießharz einen starren
Isolationsendflansch, der die Wicklungsenden und die Kühlungsrohre ir. ihrer erforderlichen
Lage fixiert und darüber hinaus das Ende der Anordnung isoliert.
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Die Erfindung ermöglicht es, die aufwendige und teuere Technik des
Umreißens der Papierzylinder zur Formung von Endflanschen zu umgehen. Durch die
Ausführung gemäß den F i g. 2 und 3 kann auf die axialen Distanzstücke sowie die
radialen Streben der Ausführung nach F i g. 1 verzichtet werden. Bei beiden Ausführungen
kann eine beachtliche Einsparung an Zeit und Kosten erreicht werden, besonders im
Hinblick
auf die Tatsache, daß das Gießharz bereits präpariert werden kann (das heißt vorgeformt
oder gemischt), während gleichzeitig der Wickelvorgang abläuft.