DE327407C

DE327407C - Process for the operation of transformers, the box of which is filled with a gas as an insulating medium under higher pressure than the external pressure

Info

Publication number: DE327407C
Application number: DE1918327407D
Authority: DE
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1918-02-20
Filing date: 1918-02-20
Publication date: 1920-10-11

Description

Verfahren zum Betriebe von Transformatoren, deren Kasten mit einem Gas als Isoliermittel unter höherem Druck- als dem . Außendruck angefüllt ist. Es ist bekannt, daß die dielektrische Festigkeit von Gasen umso größer ist, je größerem Druck das Gas unterworfen ist. Für Luft, Kohlensäure, Stickstoff usw. wurde gefunden, daß volle (oder beinahe volle) Proportionalität innerhalb weiter- Grenzen zwischen der Festigkeit (Durchschlägspannung) und dem -Druck herrscht. Es wurde deshalb vorgeschlagen, Druckgas, anstatt CSl oder Luft bei Atmosphärendruck, als Isoliermittel in Transformatoren zu benutzen. Soweit bekannt, ist es jedoch nur zu Vorschlägen in dieser Richtung gelangt, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, daß die Gase sowohl bei gewöhnlichem wie bei erhöhtem Druck schlechte Wärmeleiter sind und auch wenig geeignet sind, die Wärme durch sogenannte Konvektion in z. B. finit 01 vergleichbarem Mäße abzuleiten. Die Verwendung von 01 in Transförmatoren ist sowohl durch seine isolierenden wie - und zwar nicht im geringsten Maße - durch seine wärmeableitenden Eigenschaften bedingt. Würde man ein zusammengedrücktes Gas anstatt 01 verwenden, so erhielte man also - unter sonst gleichen Verhältnissen - eine wesentlich höhere Temperatur der wirksamen Transformatorteile (blick-Jung und Kern) im Verhältnis zum- Gas und. Kasten als im Verhältnis zum 01 und Kasten bei der Veiwendung von 01. Process for the operation of transformers, the box with a gas as an insulating agent under higher pressure than the. External pressure is filled. It is known that the greater the pressure, the greater the dielectric strength of gases. For air, carbonic acid, nitrogen etc. it has been found that full (or almost full) proportionality prevails within wide limits between the strength (breakdown voltage) and the pressure. It has therefore been proposed to use compressed gas, instead of CSl or air at atmospheric pressure, as an insulating medium in transformers. As far as is known, however, it has only come to proposals in this direction, which is probably due to the fact that the gases are poor conductors of heat at both normal and increased pressure and are also not very suitable for the heat by so-called convection in z. B. finite 01 to derive comparable dimensions. The use of 01 in transformers is due both to its insulating and - and not in the slightest degree - to its heat-dissipating properties. If you were to use a compressed gas instead of 01 , you would get - all other things being equal - a significantly higher temperature of the effective transformer parts (Blick-Jung and Kern) in relation to the gas and. Box than in relation to 01 and box when using 01.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren beim Betriebe von Transformatoren mit Druckgas als Isolier- und Kühlmittel, welches das Vorkommen eines solchen bedeutenden Temperaturunterschiedes ermöglichen soll, ohne daß der Transformator jedoch allzu warm wird. Es besteht darin, daß das Druckgas und die Innenseite des Kastens durch eine besondere Kühlvorrichtung auf einer besonders niedrigen Temperatur gehalten werden. Die Transformatorwicklung kann dann trotz eines bedeutenden Temperaturüberschusses über das Gas als mäßig warm oder. sogar als kalt bezeichnet werden.The present invention relates to a method in the operation of Transformers with compressed gas as an insulating and coolant, which the occurrence to allow such a significant temperature difference without the However, the transformer gets too warm. It consists in the fact that the compressed gas and the Inside of the box by a special cooling device on a special low temperature. The transformer winding can then despite a significant temperature excess over the gas as moderately warm or. even can be described as cold.

Für die Kühlung des Gases können viele Verfahren verwendet werden, von denen hier nur einige erwähnt seien.Many methods can be used to cool the gas, only a few of which are mentioned here.

r. Das Gas wird unter Wärmeabführung auf hohen Druck bei ziemlich niedriger Temperatur gebracht (was gegebenenfalls so weit getrieben wird, daß das Gas in flüssigen Zustand übergeht). Sodann läßt man das Gas beim Eintritt in den Transformatorkasten sich auf den dort herrschenden Druck ausdehnen, der zwar 5- bis romal höher - als der Außendruck, aber doch so wesentlich niedriger -als der erstere Druck ist, daß hei der Ausdehnung eine erhebliche Abkühlung eintritt. _je nachdem das Gas sich durch Aufnehmen der Verlustwärme des Transformators wieder erwärmt, wird es vom Transformator herausgeleitet, wieder zusammengedrückt und gekühlt usw: Das Gäs wird also in stetigem Kreislauf gehalten, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die von der Belastung des Transformators und der für seine Wicklung zulässigen Temperatur usw. abhängt.r. The gas is dissipated at high pressure at fairly high brought to a low temperature (which may be pushed so far that the Gas turns into a liquid state). Then let the gas enter the Transformer box expand to the pressure prevailing there, which is 5- up to romal higher - than the external pressure, but still so much lower - than the the former pressure is that considerable cooling occurs during expansion. _je after the gas has recovered by absorbing the heat loss from the transformer heated, it is led out by the transformer, compressed again and cooled etc: The gas is kept in a steady cycle, and at a speed that of the load on the transformer and the temperature permissible for its winding etc. depends.

2: Das Gas ist im Transformator unter einem gewissen, durch einen Kompressor o. dgl. zu erhaltenden - Druck beständig eingeschlossen. Das Gas und die Kasteninnenseite werden dutch Kühlrohre gekühlt, die von einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel etwa wie bei gewöhnlichen Kühlanlagen durchflossen werden.2: The gas is in the transformer under some degree, through one Compressor or the like to be obtained - pressure permanently included. That Gas and the inside of the box are cooled by cooling pipes that are gaseous or liquid coolant as in normal cooling systems.

Wenn in einer von diesen oder in noch anderer Weise die Temperatur des Gases sehr niedrig gehalten wird, so erreicht man noch eine weitere Erhöhung seiner dielektrischen Festigkeit, die erfahrungsgemäß im wesentlichen umgekehrt proportional der absoluten Temperatur ist. Werden das Gas und die Kasteninnenseite auf einer so niedrigen Temperatur gehalten, daß auch .die Wicklung recht kalt wird, so wird auch der spezifische Widerstand der Leitung entsprechend klein und die Widerstandsverluste oder der erforderliche Leitungsquerschnitt bzw. die Kupfermenge klein..If in one of these or in yet another way the temperature of the gas is kept very low, a further increase is achieved its dielectric strength, which experience has shown is essentially reversed is proportional to the absolute temperature. Will the gas and the box inside kept at such a low temperature that the winding also gets quite cold, so the specific resistance of the line is correspondingly small and the resistance losses or the required cable cross-section or the amount of copper is small ..

Anderseits ist- eine derart niedrige Temperatur für -den Eisenkern des Transformators ungünstig, weil die Wirbelstromverluste darin um so größer werden, j e kleiner der spezifische Widerstand bzw. die Temperatur ist. Es ist deshalb zweckmäßig, den Eisenkern mit Wärmeschutz zu versehen, so daß seine Erwärmung größer als diejenige der Wicklung bleibt. - Es wird dann nur die überschüssige Eisenwärme äbgeführt. Durch eine besondere Vorrichtung kann ein größerer oder kleinerer Teil dieser Eisenwärme unmittelbar an die Umgebung abgeleitet werden, so da.ß er nur einen geringen Beitrag zur Erhöhung der Temperatur des Druckgases und der W_ icklung liefert.On the other hand, there is such a low temperature for the iron core the transformer is unfavorable because the eddy current losses in it are all the greater, j e is smaller the specific resistance or the temperature. It is therefore advisable to to provide the iron core with thermal protection so that its heating is greater than that the winding remains. - Only the excess iron heat is then dissipated. By means of a special device, a larger or smaller part of this iron heat can be absorbed can be derived directly to the environment, so that it only makes a small contribution to increase the temperature of the compressed gas and the winding.

Ein Transformator der letzterwähnten Art ist in der Zeichnung schematisch dargestellti ist der Eisenkern, 2 die Niederspannungs- und 3 die Hochspannungswicklung, q. das Gefäß. Sowohl der Eisenkern wie die Gefäßwand sind an allen Stellen, wo sie an den gasgefüllten Wicklungsraum grenzen; mit Wärmeisolierschicht 5 versehen; dagegen liegen die Joche des Eisenkernes am Deckel 6 und Bodenstück 7 des Gefäßes unmittelbar an und ragen in der dargestellten Ausführungsform zwecks besserer Kühlung in besondere Vertiefungen des Deckels und Bodenstücks hinein. Der Eisenkern kann in anderen Fällen an allen Seiten mit Warmeschutzumgeben sein, wobei zweckmäßig auch die ganze Gefäßwand wärmeisoliert sein soll.A transformer of the last mentioned type is shown schematically in the drawing shown is the iron core, 2 the low-voltage and 3 the high-voltage winding, q. the container. Both the iron core and the vessel wall are in all places where they are adjoin the gas-filled winding space; provided with a heat insulating layer 5; against it the yokes of the iron core lie directly on the lid 6 and bottom piece 7 of the vessel and protrude in the embodiment shown for the purpose of better cooling in particular Depressions of the lid and base piece into it. The iron core can be used in other cases be surrounded on all sides with thermal insulation, and the entire wall of the vessel is expedient should be thermally insulated.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Procedure for the operation of transformers whose Box with a gas as an insulating medium - under higher pressure than the external pressure is filled, characterized in that the gas through a special cooling device is kept at a particularly low temperature, which is in any case essential lower than the temperature of previously used coolants (outside air, flowing Water, etc.) is, for the first time, even with a significant temperature difference between the transformer winding on the one hand and the gas or - the inside of the box on the other hand to keep the winding temperature quite low and secondly the dielectric strength of the gas is related to the low temperature with the high pressures to increase significantly: a. Method according to claim z, characterized characterized in that the iron core of the transformer has a special thermal insulation at a relatively high temperature, for the purpose of eliminating the eddy current losses to keep it as low as possible. 3. Transformer to carry out the procedure according to claim 1 and 2, characterized in that its iron core at certain points is in thermally conductive connection with the box, making it part of the takes over the heat generated in the core and in turn releases it into the environment.