DE4131260A1

DE4131260A1 - Anordnung zur verbesserung der kuehlung in scheibenfoermigen wicklungen von transformatoren und drosselspulen

Info

Publication number: DE4131260A1
Application number: DE19914131260
Authority: DE
Inventors: Klaus Baarz; Klaus Dr Ing Eckholz; Hans-Eberhard Lindenberg; Gottfried Kuehn; Ingo Retzlaff
Original assignee: TRO TRANSFORMATOREN und SCHALT
Current assignee: AEG Tro Transformatoren und Schaltgeraete GmbH
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-03-18

Description

Die Anordnung ist einsetzbar für Hochspannungstransformatoren hoher Leistung mit scheibenförmig aufgebauten Wicklungen, die zwischen zwei axialen Barrieren liegen und beispielsweise durch nach einer bestimmten Windungszahl eingefügte Wicklungsbänder mit in Abständen aufgebrachten Abstandshaltern in mindestens zwei Wicklungsuntereinheiten unterteilt sind.

Aus der DE-PS 28 36 283 (H01F, 27/08) ist eine scheibenförmige Wicklung für einen Transformator bekannt, bei der diese Wicklung in mindestens zwei Wicklungsuntereinheiten aufgeteilt ist. - In dieser Literaturstelle ist erstens ein völlig gleicher Wicklungsaufbau mit drei gleichen axialen Kühlkanälen beschrieben, dessen Nachteil es ist, daß das Kühlmittel vorzugsweise nur axial durch die Wicklung strömt und damit nicht genügend Wärme aus den einzelnen Wicklungsscheiben abführt. - Eine zweite Ausführung vermeidet diesen Nachteil teilweise dadurch, daß in den einzelnen Wicklungsscheiben der mittlere Kühlkanal dadurch mäanderförmig gestaltet ist, daß die Abstandshaltung jeweils nach unterschiedlicher Windungszahl eingefügt ist. Nachteilig ist hier aber ein sehr aufwendiger Wicklungsaufbau bei einer nur bescheidenen Kühlungsverbesserung.

Ähnlich aufwendig ist eine Kühlkanalanordnung einer Scheibenspulenwicklung bei Transformatoren oder Drosselspulen nach der AT-PS 3 12 092 (21d, 107 bzw. H01F, 27/08). Auch hier wird im wesentlichen durch Versatz der Wicklungsscheiben oder Teilen davon gegeneinander versucht, eine radiale Strömung des Kühlmittels entlang der Wicklungsscheiben zu erreichen, wobei zusätzlich noch zwischen den Wicklungsuntereinheiten bzw. zwischen diesen und den sie umgebenden Isolierzylindern in unterschiedlicher axialer Höhe abdichtende Scheidewände vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Verbesserung der Kühlung von scheibenförmigen, in mindestens zwei radiale Wicklungsuntereinheiten aufgeteilten Wicklungen von Transformatoren zu finden, mit der ohne Einsatz von ringförmigen Scheidewänden und ohne komplizierte Wicklungsaufteilung eine intensive radiale Umspülung der Spulenscheiben möglich ist.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß in den zwischen den Wicklungsuntereinheiten befindlichen axialen Kühlkanälen in vorbestimmten axialen Abständen umfänglich mindestens jeweils ein Steuerelement aus Isolierstoff mit seinem Halteteil, dessen Höhe der axialen Abmessung des isolierten Wickeldrahtes entspricht, im Bereich zwischen den konzentrisch in einer gemeinsamen axialen Ebene angeordnete radialen Wicklungsabstützungen zwischen diesen und einer Wicklungsuntereinheit gehalten ist, daß das Steuerelement ein- oder beidseitig vom Halteteil ein schräg abgewickeltes, schräg in die radialen Kühlkanäle hineinragendes Steuerteil besitzt, wobei die schräge Länge des Steuerteils in Abhängigkeit vom Anordnungsort des Steuerelementes so groß ist, daß sich das Steuerteil mit seinem freien Ende an der axial nächsten Spulenscheibe abstützt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Länge des Steuerteils größer als die Diagonale eines Rechteckes, dessen eine Seite die radiale Breite des zugehörigen axialen Kühlkanales bildet, während die andere Seite dieses Rechteckes der Dicke der radilane Zwischenlagen zwischen den Spulenscheiben entspricht. Durch diese Steuerelemente, deren Steuerteile sich jeweils mit ihren freien Enden an den Drähten der nächsten Spulenscheibe abstützen, wird eine hinreichende Umlenkung des axialen Kühlmittelstromes in radiale Richtung erreicht, so daß eine gute Wärmeabführung aus dem radialen Zwischenbereich der einzelnen Spulenscheiben erzielt wird.

Vorteilhafterweise sind die in den jeweiligen axialen Kühlkanälen in gleicher axialer Höhe angeordneten Steuerelemente, wicklungsumfänglich gesehen, immer so breit, daß sie sich gegenseitig überlappen und so im Extremfall einen Steuerring bilden.

Bei Steuerelementen mit zwei Steuerteilen können diese vom Halteteil aus entweder beide schräg nach einer Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen weisen.

Es kann auch von Vorteil sein, wenn die Steuerteile der Steuerelemente Ausschnitte von vorbestimmten Abmessungen besitzen, derart, daß das Kühlmittel nicht nur radial umgelenkt wird, sondern auch axial durch diese Ausschnitte strömen kann.

Werden die axialen Kühlkanäle zwischen den Wicklungsuntereinheiten durch Wicklungsbänder mit in Abständen aufgebrachten Abstandshaltern gebildet, so ist es von Vorteil, wenn die Steuerelemente mit ihren Halteteilen zwischen Wicklungsband und den von ihr abgedeckten Wicklungsuntereinheit angeordnet sind, weil damit eine kühlungstechnisch ungünstige zusätzliche Abdeckung der anderen, an den axialen Kühlkanal angrenzenden Wicklungsuntereinheit vermieden wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an vier Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1a ein Steuerelement mit zwei in die gleiche Richtung schräg ausgebogenen Steuerteil mit ausgearbeiteten rechteckigen Ausschnitten in Seitenansicht;

Fig. 1b das gleiche Steuerelement in Draufsicht;

Fig. 1c ein Einbaubeispiel des Steuerelementes zwischen zwei Wicklungsuntereinheiten;

Fig. 2a-c eine zu Fig. 1 analoge Darstellung für ein Steuerelement mit zwei geschlossenen Steuerteilen;

Fig. 3a-c eine zu Fig. 1 analoge Darstellung für ein Steuerelement mit zwei Steuerteilen, die zueinander entgegengesetzt ausgebogen sind;

Fig. 4a-c eine zu Fig. 1 analoge Darstellung für ein Steuerelement mit nur einem Steuerteil;

Fig. 5 eine mögliche Kühlmittelaufteilung durch die verschiedenen Steuerelemente in einer scheibenförmigen Wicklung mit drei Wicklungsuntereinheiten.

Gemäß Fig. 1c sind von einer scheibenförmig auf einem inneren Isolierzylinder 1.1 aufgebauten Wicklung unter Zwischenschaltung eines inneren Kühlkanals 2.1 nur die innere und die nächste mittlere Wicklungsuntereinheiten 3.1, 3.2 dargestellt. Zwischen beiden befindet sich ein mittlerer axialer Kühlkanal 2.2. In diesem Kühlkanal 2.1 ist in vorbestimmter axialer Höhe mindestens ein Steuerelement 6 aus Isolierstoff angeordnet. Dieses Steuerelement 6 ist mit seinem Halteteil 6.1 zwischen den radial äußersten Draht der inneren Wicklungsintereinheit 3.1 und einem Wicklungsband B festgehalten. Das Wicklungsband 8 trägt zur Abstandshalterung der Wicklungsuntereinheiten 3.1, 3.2 nicht dargestellte Abstandshalter. Die Steuerteile 6.2 des Steuerelementes 6 weisen schräg in die gleiche Richtung und stützen sich mit ihren freien Enden am ersten (innersten) Draht der radial und axial nächsten Wicklungsuntereinheit 3.2 ab. Das bedeutet, die schräge Länge der Steuerteile 6.2 ist größer als die Diagonale eines Rechteckes, dessen eine Seite aus der radialen Breite des Kühlkanals 2.2 gebildet ist, und dessen andere Seite der Dicke der radialen Zwischenlagen 5 zwischen den axial übereinander liegenden Spulenscheiben entspricht. Diese Dicke der radialen Zwischenlagen ist gleichzeitig das axiale Maß der radialen Kühlkanäle 4. Die Steuerteile 6.2 des Steuerelementes 6 weisen rechteckige Ausschnitte 6.3 auf. Dadurch ist es möglich, daß der axiale Kühlmittelstrom nicht gänzlich in radiale Richtung umgelenkt wird, sondern praktisch in einen axialen und einen radialen Teilstrom aufgeteilt wird, was in bestimmten Fällen von Vorteil ist.

Für die in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Steuerelemente 6 gilt zu Fig. 1 erfolgte Beschreibung unter Berücksichtigung der jeweiligen speziellen Ausführungen der Steuerteile 6.2 in analoger Weise.

Die in Fig. 5 beispielhaft dargestellte Kühlmittelaufteilung 7 (Pfeildarstellung) der Kühlmittelströme aus den axialen Kühlkanälen in einer zwischen dem inneren Isolierzylinder 1.1 und einem äußeren Isolierzylinder 1.2 in drei Wicklungsuntereinheiten 3.1, 3.2, 3.3 aufgeteilten scheibenförmigen Wicklung zeigt deutlich, wie durch Variation der Steuerelemente an sich und ihrer Anordnung in einfacher Art und Weise eine sehr gute Wärmeabführung aus der Wicklung erzielt werden kann.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1.1. - innerer Isolierzylinder
1.2. - äußerer Isolierzylinder
2.1. - (innerer) axialer Kühlkanal
2.2. - (mittlerer) axialer Kühlkanal
2.3. - (äußerer) axialer Kühlkanal
3.1. - (innere) Wicklungsuntereinheit (inneres Spulenscheibenteil)
3.2. - (mittlere) Wicklungsuntereinheit (mittleres Spulenscheibenteil)
3.3. - (äußere) Wicklungsuntereinheit (äußeres Spulenscheibenteil)
4. - radiale Kühlkanäle
5. - radiale Zwischenlagen
6. - Steuerelement
6.1. - Halteteil des Steuerelementes
6.2. - Steuerteil(e) des Steuerelementes
6.3. - Ausschnitte in den Steuerteilen
7. - Kühlmittelfluß (Pfeildarstellung)
8. - Wicklungsband

Claims

1. Anordnung zur Verbesserung der Kühlung in scheibenförmigen Wicklungen von Transformatoren und Drosselspulen, mit Wicklungsuntereinheiten und Mitteln zur Umlenkung des Kühlmittelstroms aus der axialen in die radiale Richtung, dadurch gekennzeichnet,

- daß in den zwischen den Wicklungsuntereinheiten (3.1 bis 3.3) befindlichen axialen Kühlkanälen (2.2) in vorbestimmten axialen Abständen umfänglich mindestens ein Steuerelement (6) aus Isolierstoff mit seinem Halteteil (6.1), dessen Höhe der axialen Abmessung des isolierten Wickeldrahtes entspricht, im Bereich zwischen den konzentrisch in einer gemeinsamen axialen Ebene angeordneten radialen Wicklungsabstützungen zwischen diesen und einer Wicklungsuntereinheit (3.1 bis 3.3) gehalten ist,
- daß das Steuerelement (6) ein- oder beidseitig vom Halteteil (6.1) ein schräg abgewinkeltes, schräg in die radialen Kühlkanäle (4) hineinragendes Steuerteil (6.2) besitzt, wobei die schräge Länge des Steuerteiles (6.2) in Abhängigkeit vom Anordnungsort des Steuerelementes (6) so groß ist, daß sich das Steuerteil (6.2) mit seinem freien Ende an der axial nächsten Spulenscheibe abstützt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Länge des Steuerteiles (6.2) größer als die Diagonale eines Rechteckes ist, dessen eine Seite die radiale Breite des zugehörigen axialen Kühlkanales (2.2) bildet, während die andere Seite dieses Rechteckes der Dicke der radialen Zwischenlagen (5) zwischen den Spulenscheiben entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den jeweiligen axialen Kühlkanälen (2.2) in gleicher axialer Höhe angeordneten Steuerelemente (6), wicklungsumfänglich gesehen, so breit sind, daß sie sich gegenseitig überlappen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuerteile (6.2) vom Halteteil (6.1) eines Steuerelementes (6) schräg in ein und dieselbe Richtung weisen.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuerteile (6.2) vom Halteteil (6.1) eines Steuerelementes (6) schräg in entgegengesetzte Richtungen weisen.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerteile (6.2) Ausschnitte (6.3) von vorbestimmten Abmessungen besitzen.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bildung der axialen Kühlkanäle (2.2) zwischen den Wicklungsuntereinheiten (3.1 bis 3.3) durch Wicklungsbänder (8) mit in Abständen aufgebrachten Abstandshaltern die Steuerelemente (6) mit ihren Halteteilen (6.1) zwischen Wicklungsband (8) und der von ihr abgedeckten Wicklungsuntereinheit (3.1) angeordnet sind.