DE2019103C3 - Aus Doppellagen bestehende Wicklung für Transformatoren und Drosselspulen - Google Patents

Description

35

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Doppellagen bestehende Wicklung für Transformatoren und Drosselspulen, bei der zwischen zwei radial aufeinanderfolgenden Lagen ein Kühlkanal und eine feste Isolation vorgesehen sind, wobei die letztere zumindest über einen erheblichen Teil ihrer axialen Länge keilförmig ausgebildet ist.

Im Zusammenhang mit fortlaufend gewickelten Lagenwicklungen ist schon eine gestufte Isolation bekannt mit dem Ziel, kleinere mittlere Lagenabstände zu erreichen (DT-AS 12 75 199). Eine solche keilförmige Isolation ist beispielsweise in F i g. 1 dargestellt. Der Anwendungsbereich einer solchen Isolation ist jedoch auf Spannungen bis etwa 110 kV beschränkt. Bei höheren Reihenspannungen genügt eine solche Isolierung bei einer in Doppellagenschaltung ausgeführten Lagenwicklung nicht mehr, da bei einer wirtschaftlich niedrigen Lagenzahl die Lagenspannung bei Stoßvorgängen so weit ansteigt, daß die maximale Dicke der festen Isolierung 5 in Fig. 1 unwirtschaftlich groß wird, da die Durchschlagungsspannung weit weniger als linear mit der Dicke der festen Isolierung ansteigt. Ein weiterer Nachteil einer zu dicken festen Isolierung besteht darin, daß die Wärmeabfuhr erschwert .vird, so daß derartige für höhere Spannungen ausgeführte Lagen praktisch nur einseitig gekühlt werden. Durch" höhere Lagenzahlen und größere Lagenabstände können zwar diese Nachteile vermieden werden, eine wirtschaftliche Anwendung von in Doppellagenschaltung ausgeführten Lagenwicklungen für höhere Spannungen ist jedoch nicht möglich.

Auch ein Vertauschen des Kühlkanales 3 mit der festen Isolierung 5. wie es Fig.2 zeigt, schafft keine Verbesserung. Hier wird zwar die zylindrische Lage 1 auf beiden Seiten gekühlt, die konische Lage 1 jedoch ist auf beiden Seiten mit Isolierstoff abgedeckt, was eine wirksame Wärmeabfuhr erheblich erschwert Um in der konischen Lage die gleiche Erwärmung zu erreichen, wk in der zylindrischen Lage, müßte die konische Lage aus Drahtprofil größeren Querschnitts gewickelt werden. Auch die Dicke der festen Isolierung 5 wäre für Spannungen oberhalb etwa 110 kV unwirtschaftlich groß zu wählen. Ein Übergang auf zylindrische Isolierung wäre denkbar, jedoch lassen sich auch hier geringe Isolierdicken nur dadurch erreichen, daß die feste Isolation radial durch ölkanäle aufgeteilt ist. Eine solche Anordnung ist schon im Streukanal zwischen zwei in Lagen gewickelten Ober- und Unterspannungswicklungen bekannt nicht jedoch zwischen 2 radial aufeinanderfolgendeii Lagen, die in Doppellagenschalüing miteinander verbunden sind. Bei einer solchen Schaltung müßte bei einer zylindrischen Isolierung der hohe fsolationsaufwand auch an den Lagenverbindungsstellen getrieben werden, so daß unter diesem Gesichtspunkt eine in Doppellagenschaltung ausgeführte Lagenwicklung für höhere Spannungen weniger günstig ist, als eine in Einzellagenschaltung, obwohl die bei der Einzellagenschaltung notwendigen Umleitungen sehr viel Aufwand erfordern.

Es ir.t schon eine Wicklung bekannt bei der zwischen den einzelnen Spulen Isolierbarrieren angeordnet sind, von denen jeweils zwei schräg zueinander aufgestellt sind (GB-PS 10 19 210). Zwischen diesen Barrieren, die über die ganze Länge eine gleiche Dicke besitzen, liegt mindestens an einem Wicklungsende ein ölspalt, der jedoch nicht durchströmt ist.

Es ist weiter schon eine Wicklung bekannt, bei welcher zum Zwecke einer Kühlmittelströmungslenkung die an sich zylinderförmige Isolierung im Inneren der Spule durch schräg die Isolierung durchsetzende Kühlkanäle in keilförmige, aufeinanderpassende Abschnitte aufgeteilt ist (CH-PS 2 35 837). Im axialen Endbereich, in dem spannungs- und stoßspannungsmäßig die höchsten Beanspruchungen auftreten, sind die Isolierungen jeder Lage kompakt und ungeteilt, so daß hier die gleiche ungünstige Situation vorliegt wie bei der vorerwähnten DT-AS 12 75 199.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lagen-lsolations-Anordnung anzugeben, die bei höheren Spantiungsreihen insbesondere im kritischen Randbereich eine wesentlich höhere Durchschlagsspannung aufweist dabei durch die Anwendung des bekannten Keilisolierungsprinzips kleinste Lagenabstände und damit kleinste Gesamtabmessungen einzuhalten gestattet und zudem eine so verbesserte Wicklungskühlung gewährleistet, daß die thermisch erforderliche Mindestlagenzahl vergleichsweise beträchtlich vermindert werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die feste Isolation zwischen je zwei Lagen radial durch Kühlkanäle in mindestens zwei koaxial verlaufende Isolationsschichten aufgeteilt ist und außer den die feste Isolation aufteilenden Kühlkanälen mindestens noch ein weiterer, einer Lage unmittelbar benachbarter Kühlkanal vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Isolierschichten und Kühlkanäle ist in den Fig.3 und 4 dargestellt.

Hier bestehen die auf eine zylindrische Lage 1 gewickelten festen Isolierungen 4, 6 aus einzelnen

zylindrisch verlaufenden Schichten, deren axiale Breiten nach außen hin ständig abnehmen, und die sich mit den auf die radial folgende konische Lage aufgewickelten Schichten der Isolierung 5,7, deren axiale Breiten nach außen zunehmen, zu einem Zylinder ergänzen.

Der zusätzliche Kühlkanal 3 längs der Oberfläche jeder Lage ergibt zwar nur eine geringe Erhöhung der elektrischen Festigkeit er trägt jedoch erheblich zur Kühlung der Wicklung bei. Die infolge der Erfindung mögliche Verringerung der Lagenzahl bedingt eine zunehmende Stoßspannung zwischen den Nachbarlagen, die z^war größere Abstände verlangt, jedoch ist die Summe der mittleren Lagenabstände im ganzen gesehen bei weitem kleiner.

Die günstigste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagenwicklung zeigt F i g. 4. da hier fast alle Lagen auf beiden Seiten gekühlt werden.

Bei einer Wicklung, bei der die außenliegenden Lagen verkürzt sind und um deren Enden die feste Isolierung zu Flanschen umgerissen ist wird man -orteilhafterweise die Ausführung gemäß Fig.3 anwenden, obwohl diese thermisch etwas ungünstiger ist als die gemäß F i g 4 Da hier jedoch die feste Isolierung direkt an der kürzeren Lage anliegt ergeben sich besonders bei Wechselspannungsbeanspruchungen elektrisch günstieere Verhältnisse. Während demnach diese Ausführung besonders für außenliegende Oberspannungswicklungen mit Umrissen geeignet ist wird man für alle umrißlosen Wicklungen vorteilhafterweise die Ausführung gemäß F i g. 4 anwenden.

In allen Figuren besitzen die konischen Anteile der Wicklung jeweils am oberen und am unteren Ende einen zylindrischen Abschnitt der sich beim Aufbringen der Isolierung vorteilhaft auswirkt Hierdurch wird beispielsweise das Aufwickein der Papierbahnen erleichtert weil die schmälsten Bahnen eine bestimmte Mindestbreite haben und daher auch bei erhöhtem Zug weniger zum Abreißen neigen, als wenn der betreffende Wicklungsteil durchweg konisch gewickelt wäre. Jedoch ist ohne weiteres auch eine solche Wicklungsausführung denkbar. Auch eine weitere Aufteilung der Isolation mit drei und mehr radial übereinanderliegenden Kühlkanälen und entsprechend aufgeteilter fester Isolierung ist denkbar.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausführung der Isolierung einer Lagenwicklung in Doppellagenschaltung ergeben sich sowohl in elektrischer als auch in thermischer Hinsicht erhebliche Vorteile, die besonders bei der Anwendung bei Transformatoren von etwa 110 bis 400 kV eine Verringerung der Lagenzahl bzw. eine Verringerung der Lagenabstände und damit eine wirtschaftlichere Herstellung der Wicklungen ermöglichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Aus DoppeDagen bestehende Wicklung für Transformatoren und Drosselspulen, bei der zwischen zwei radial aufeinanderfolgenden Lagen ein Kühlkanal und eine feste Isolation vorgesehen sind, wobei die letztere zumindest über einen erheblichen Teil ihrer axialen Länge keilförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Isolation zwischen je zwei Lagen (1) radial durch Kühlkjinäle (2) in mindestens zwei koaxial verlaufende Isolaijonsschichten (4, 6; 5. 7) aufgeteilt ist und außer den die feste Isolation aufteilenden Kflhlkanälen (2) mindestens noch ein weiterer, einer Lage unmittelbar benachbarter Kühlkanal (3) vorgesehen ist

Z Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf eine zylindrische Lage gewickelten Anteile der festen Isolation aus einzelnen, zylindrisch verlaufenden Schichten (4, 6) bestehen, deren axiale Breiten nach außen beständig abnehmen und sich mit den auf die radial folgende konische Lage gewickeilen Schichten (5, 7), deren Breiten nach außen zunehmen, zu einem Zylinder ergänzen.

3. Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Kühlkanäle achsparallel verlaufende, mit Abstand nebeneinanderliegende Leisten vorgesehen sind und daß zwischen Kühlkanal (2) und keilförmiger Isolierung (5, 7) eine aus Preßspan bestehende zylindrische Isolation (8) vorgesehen ist