DE2938531A1

DE2938531A1 - Stufenwicklung fuer transformatoren

Info

Publication number: DE2938531A1
Application number: DE19792938531
Authority: DE
Inventors: Gunnar Dipl Ing Jorendal; Adrian Von Renteln
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1979-09-24
Publication date: 1980-04-17
Also published as: CA1127726A; SE7810281L; NO793143L; NO153352C; NO153352B; US4277770A; SE413823B

Description

Die Erfindung betrifft eine Stufenwicklung für Transformatoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche Stufenwicklungen werden insbesondere für Transformatoren hoher Leistung und hoher Spsinnung verwendet.

Die Bemessung von Stufenwicklungen für hohe Leistungen im Hinblick auf transiente Spannungen ist häufig ein Kompromiß zwischen elektrischer "Isolierung und Kühlung. Mit zunehmender Dicke des festen Isolationsmaterials, das die Teilleiter in einer Stufenwicklung umgibt, nimmt die Spannungsfestigkeit zwischen den Teilwicklungen zu, während die Kühlung schlechter wird. Die Fähigkeit einer Wicklung, transienten Spannungen (Ausgleichvorgängen) standhalten zu können und diese zu dämpfen, beruht zumindest teilweise auf der Fähigkeit 'der Wicklung, Energie in der ihr innewohnenden Kapazität zu speichern, die ihrerseits u.a. von der Dicke der Isolation zwischen den Teilleitern und der Potentialdifferenz

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zwischen den Teilleitern abhängig ist. Eine zunehmenae Dicke der Isolation vermindert die von der Wicklung gebildeten Kapazitäten,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stufenwicklung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die sich zugleich durch eine gute Kühlung und eine starke Fähigkeit zur Energiespeicherung auszeichnet, wodurch eine bessere Schwingungsdämpfung bei transienten Spannungsvorgängen erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Stufenwicklung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüche δ genannt.

Die Erfindung kann bei Stufenwicklungen mit schraubenförmigen Teilwicklungen zur Anwendung kommen, die in radialer Richtung eine oder mehrere Lagen haben.

Das wesentliche der Erfindung besteht darin, daß die Teilleiter in den in Reihe geschalteten Teilwicklungen derart im Verhältnis zueinander angeordnet sind, daß die Potentialdifferenz zwischen benachbarten Teilleitern verschiedener Teilwicklungen im Hinblick auf deren Betriebsspannung die höchst zulässige wird und

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daß die Kühlkanäle, die radial und/oder axial angeordnet sein können, dort angeordnet sind, wo der Spannungsunterschied zwischen Teilleitern am kleinsten ist.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 schematisch einen axialen Schnitt durch eine Wicklung, Fig. 2 im Detail einen Querschnitt durch ein Leiterbündel, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2, Fig. k eine gegenüber Fig. 2 alternative Ausführungsform des

Leiterbündels,
Fig. 5 ein Leiterbündel mit Teilleitern mit rechteckförmigem Querschnitt.

Figur 1 zeigt in schematischer Form einen axialen Schnitt durch eine Stufenwicklung 11 nach der Erfindung. Die Wicklung ist in bekannter Weise außerhalb eines Isolierzylinders 12 angeordnet und hat eine bestimmte Anzahl von Windungen.

Figur 2 zeigt im Detail einen Querschnitt durch das Leiterbündel, aus dem die Wicklung aufgebaut (gewickelt) ist. Der entsprechende Querschnitt wird ganz oben in Figur 1 gezeigt. Das Leiterbündel besteht in dem gezeigten Beispiel aus zehn Leitern 1 bis 10, von

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denen jeder aus zwei parallelen Teilleitern 1a, 1b bis 10a, 10b umfaßt. Wenn aus dem Leiterbündel N Windungen gewickelt sind, so besteht die ganze Wicklung aus zehn parallel angeordneten Teil-

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wicklungen, von denen jedeyWindungen mit zwei parallelen Teilleitern umfaßt. Die Teilwicklungen sind in Reihe geschaltet, so daß beispielsweise das untere Ende der Teilwicklung 1 mit dem oberen Ende der Teilwicklung 2 durch einen Verbindungsleiter 16 verbunden ist, an der eine Anzapfung 17 zum Anschluß an einen Kontakt an einem Stufenschalter angeordnet ist. Dies ist bekannt und wird daher nicht näher ausgeführt. Figur 2 zeigt, daß die beiden zu einem Leiter gehörenden, parallelen Teilleiter a und b in axialer Richtung der Wicklung übereinander angeordnet sind. In radialer Richtung liegen zwei Teilleiter, die zu zwei benachbarten Teilwicklungen gehören, beispielsweise 1a, 2a oder 4a, 3a, radial nebeneinander. Zwischen diesen beiden Teilleitern herrscht somit eine Spannung, die 1/10 der gesamten Wicklungsspannung entspricht, da im vorliegenden Falle eine Wicklung mit zehn Teilwicklungen zugrunde gelegt wurde.

Um eine gute Kühlung der Wicklung zu erzielen, sind in der gezeigten Ausführung sowohl axiale wie radiale KUhlkanäle vorgesehen. Der axiale Kanal 13 ist zylinderringförmig und liegt zwischen den beiden Wicklungslagen, von denen die innere die Teilwicklung 1, 4, 5, 8 und 9 enthält und die äußere die Teilwicklung 2, 3, 6, 7 und 10. Die radialen Kanäle 14 gehen aus Figur 3

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hervor und werden durch Distanzstücke 15 gebildet, die in axialer Richtung an jeder zweiten Angrenzungsstelle zwischen benachbarten Teilwicklungen eingelegt sind. Figur 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie III-III in Figur 2 und zeigt Teile der Teilleiter 2b, 2a, 6a und 6b sowie dazwischenliegende Distanzstücke 15 und zwei radiale Kühlkanäle 14. Figur 2 zeigt, daß für beide Wicklungslagen gemeinsame Distanzstücke 15 verwendet werden können, die sich durch den axialen Kanal 13 erstrecken. Die Distanzstücke teilen daher bis zu einem gewissen Grade den zwischen den beiden Wicklungslagen vorhandenen axialen Kanal in mehrere axiale Teilkanäle, die miteinander in tangentialer Richtung zwischen den Distanzstücken verbunden sind.

Aus den Figuren 2 und 3 geht hervor, daß die auf beiden Seiten eines Distanzstückes 15 liegenden Teilleiter dieselbe Spannung führen. Dagegen herrscht zwischen den nebeneinander und zwischen zwei benachbarten Distanzstücken liegenden Teilleitern, außer in einem Fall, eine verhältnismäßig hohe Spannung, die im allgemeinen viermal so hoch ist wie die Spannung einer Teilwicklung.

Figur 2 zeigt, daß die beiden parallelen Teilleiter a und b jeder Teilwicklung in derselben Wicklungslage liegen. Diese Ausführung ergibt die Spannung Null zwischen den Teilleitern, die an denselben radialen Kühlkanal 14 angrenzen. Zwischen den Teilleitern, die radial nebeneinanderliegend an den axialen Kühlkanal 13 angrenzen, herrscht hingegen eine Spannung, die der Spannung einer Teil-

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wicklung entspricht.

Bii der in Figur 4 gezeigten, gegenüber Figur 2 abgewandelten Ausführungsform liegen die beiden parallelen Teilleiter a und b direkt radial nebeneinander in ihrer jeweiligen Wicklungslage. Dies hat zur Folge, daß in dem vertikalen Kühlkanal 13 keine elektrische Feldstärke in radialer Richtung vorhanden ist. An den Kühlkanälen 14 dagegen liegt die Spannung einer Teilwicklung. Zwischen zwei axial nebeneinander und zwischen zwei radialen Kühlkanälen liegenden Teilleitern, beispielsweise 1a und 5a, herrscht eine Spannung, die viermal so groß wie die Spannung einer Teilwicklung ist.

In den Figuren 1, 2 und 4 haben die Teilleiter einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt. Im allgemeinen wird jedoch ein rechteckiger Querschnitt verwendet. Da die Fähigkeit der Wicklung, Energie aufzunehmen und zu speichern, von der Kapazität zwischen benachbarten Windungen abhängt, ist es vorteilhaft, die breiten Seiten des Leiterquerschnittes von zwei nebeneinanderliegenden Teilleitern aneinander zu legen, so wie es Figur 5 zeigt. Alternativ können die Teilleiter um 90° gedreht werden, so daß der rechteckförmige Leiter mit seiner langen Seite in axialer Richtung liegt. Welche der beiden Alternativen vorzuziehen ist, hängt u.a. von dem zur Verfügung stehenden Raum in axialer beziehungsweise radialer Richtung ab. Auch die Anbringung von Kühl-

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kanälen in axialer und/oder radialer Richtung wird von dem zur Verfügung stehenden Raum beeinflußt. In Figur 5 sind nur radiale Kühlkanäle vorhanden, die von den Distanzstücken 15 festgelegt sind. Alternativ können nur axiale oder axiale und radiale , Kühlkanäle vorhanden sein.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Stufenwicklung für Transformatoren, die aus einem LeiterbUndel hergestellt (gewickelt) ist, dessen Leiter in der fertigen Wicklung mehrere parallele

Teilwicklungen bilden, wobei der Leiter Jeder Teilwicklung min-

teschalteten

destens aus zwei parallel yTeilleitern besteht und die Wicklung mit axialen und/oder radialen Kühlkanälen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (13,-14) derart in der Wicklung angeordnet sind, daß der Spannungsunterschied zwischen zwei zu verschiedenen Teilwicklungen gehörenden Teilleitern (1a, 5a ... 2a, 6a), die nebeneinander und zwischen zwei Kühlkanälen liegen, im Hinblick auf die Betriebssp&inung der Teilleiter der höchst zulässige ist.

2. Stufenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle derart angeordnet sind, daß der Spannungsunterschied zwischen den Teilleitern, die auf beiden Seiten des Kühlkanals liegen, so klein wie möglich und vorzugsweise Null ist.

3. Stufenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter (1a, 1b bis 10a, 10b) einen rechteckigen Querschnitt haben und daß die Teilleiter mit ihren langen Seiten aneinander liegen.

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ORIGINAL INSPECTED