DE6605523U - Als tfh-sperre oder kurzschlussbegrenzungsspule in hochspannungsnetzen eingesetzte eisenlose drosselspule - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFI

Akt.Z.: S 53 640/21 d Gbm TJ₈ZeIu; TPA 65/0134

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Ale TFH-Sperre oder KurzschluSbegrenzungsspul/e In Hochspannungsnetzen eingesetzte eisenloae Drosselspule *~?

In Hochspannungsnetzen werden ein- oder mehrphasige eisenlose - Drosselspulen eingesetzt! um als Kurzschlußbegrenzungsspulen Kurzschlußströme zu begrenzen. Weiterhin worden eisenlose Drosselspulen in Hochspannungsnetzen als sogenannte TFH-Sperren verwendet» d.h. als Wellensperren, um ein Abfließen der für die Elektrizitätswerkstelefonie (EW-Telefonie) verwendeten hochfrequenten Ströme zu verhindern« Sowohl bei ihrem Einsatz als Kurzschlußbegrenzungespulen als auoh ale TFH-Sperren werden die eieenlceen Drosselspulen von den Strömen der Hochapannungs- A leitungen durchfloaeen. Die eisenlosen -Drosselspulen müssen daher den in der Hochspannun^aleitung herrschenden Verhältnissen und Beanspruchungen angepaßt werden· In Fällen hoher elektrischer Belastung können demzufolge an diesen Drosselspulen sehr hohe

auf ti" c tun.

Es iat bekannt, die Leiter einer solchen eisenlosen Drosselspule •mit einem aushärtbaren Kunstharz zu einem einzigen Windungsblock su verfestigen· Daa hat aber den Nachteil» daß Reparaturen ohne

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Zerstörung der Kunstharaisolierung nioht möglich sind. Um diesen Nachteil EU beheben« ist ee aus der deutschen Patentschrift 1 072 734 bekannt, eine eiaenloee Drosselspule für Hochspannungsnetze aus mit einem aushärtbaren Kunstharz vergossenen Scheiben aufzubauen» die sich Über angegossene Kippen gegeneinander abstutzen· Zur Isolation zwischen den einzelnen Windungen einer Scheibe dient tin bandförmiges Isolationsmaterial· Das Band aus Glasseide verläuft parallel zu den Leitern und ist mit Absicht von geringerer Breite ale die Leiterbreite gewählt, damit beim Vergießen der Wicklung die Vergußmasse in die Bandzone der Leiter zwischen die einzelnen Windungen eindringt. Man will also bewußt

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an den Stirnflächen der Leiter nur eine reine Kunstharzschicht mit Füllstoffen, wie Quarzmohl, haben_s Die Isolierung des Leiters ist also unterschiedlich aufgebaut und die verwendeten Glasseidebänder tragen an den Stirnseiten der Scheibe nichts zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit bei· Die dort vorhandene reine Kunstharzieolierung ist vielmehr elektrisch und mechanisch nicht sehr fest und es ist eine verhältnismäßig dicke Hülle notwendig, um Hisse, insbesondere im Kureachlußfall, zu vermeiden· Die dicke Kunotharzh.Ullee hindert aber dis Abfuhr der bsi EursschluS plötzlich erzeugten Hitze aus den Leitern der Drosselspule, so daß eine der- ' artige Drosselspule ein schlechtes Kühlverhalten hat, bzw» besondere Maßnahmen zur Verbesserung der.Kühlung erforderlich macht. Auch sind bei dieser Konstruktion Reparaturen schwierig, wenn bei einer Kurzechlußbeanopruchung das als Isolierung und Abstandhalter dienende Harz gerlesen oder abgeplatzt ist·

Die Erfindung geht zur Isolierung der in Scheiben oder Lagen angeordneten Leiter einer als TPH-Sperre oder ala Kurzsohlußbegrenzungs-

spule in Hochspannungsnetzen eingesetzten eisonlosen Drosselspule einen anderen Weg. Gemäß der Erfindung sind die spiralenförmig angeordneten Leiter zur Isolierung mit einem Glimmerband umbandelt, das mit einem aushärtbaren Kunstharz verklebt, eina an sich bekannte Glimmerkunstharshülae von dünner Wandstärke bildet·

Durch die allseitige Verwendung eines Glimmerbandes und Kunstharz wird gegenüber der bekannten Konstruktion, bei der die Stirnseiten der leiter allein von einem Kunstharz umgeben sind, eine erhebliche Erhöhung der Spannungsfestigkeit, erreicht, so daß für eine gemäß der Erfindung ausgebildete Drosselspule eine erheblich höhere Windungsspannung erzielt wird, als es mit den bekannten Konstruktionen möglich ist· Außerdem wird durch die hohe mechanische und elektrische Festigkeit der Glimmerkunstharzhülse eine dünne Wandstärke der HUIe ermöglicht, so daß öhre Einbuße an mechanischer Festigkeit eine gute Wärmeabfuhr erreicht wird und die Drossel nimmt ohne Beeinträchtigung die "bei Kkrzschlußbeanspruchungsn auftretenden Wärmespiele auf.

Aa sich ist als Verwendung νοη GliiuiaerkunBtharzhüisen fur das Isolieren elektrischer Spulen/¹Wicklungen _t Maschinen oder ,,^^ί. Apparate für Hochspannungsbetrieb bekannt· Hierbei handelt es eioh jedooh stets um das Isolieren von Wicklungen, die nach der endgültigen Fertigstellung in die Eisenteile der ihnen zugeordneten Geräte oder Haschinen eingebettet sind· I¹Hr eisenlose Drosselspulen, wie sie als KurEsohlußbegrenzungsspulen oder als TFH-Sperren in

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netzen eingesetzt werden, ist eine solche Isolierung, die unter der gleichzeitigen Verwendung von Olinuner und auehärtbarem Kunstharz hergestellt ist, bisher nicht vorgesehen worden; vielmehr hat man sich bisher bei der Konstruktion von eisenlosen TPH-Sperron oder Kurzachlußbegrenzungsspulen damit begnügt, die Leiter dieser eieenlosen Drosselspulen entweder in FreiluftausfUhrung anzuordnen oder unmittelbar mit einem Gießharz cu umgießen.

PUr die Durchführung des Erfindungsgedankens ist demgegenüber wesentlich, daß die leiter einer TFiI-Sperre oder einer Kurzschluß» begrenzungsspule unter der Verwendung sowohl von Glimmer als auch von Kunstharz aufgebaut ist, so daß die die Leiter umgebende Isolier« hUlse lunkerfrei ist· Auf diese Weise sind erheblich höhere Windungespannungen in Belastungsfällen möglich, als es die bisher bekannten Konstruktionen von TFH-Sperren oder Kurzschlußbegrenzungsspulen erlauben; Infolge der dünnen '.Vands tärks nimmt bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten TFH-Sperre oder Kurzschlußbegrenzungsspült die Isolierung! dit bei Kure- *. *

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Schlußbeanspruchungen auftretenden Wärraespannungen auf. Außerdem gewährleistet sie eine gute V.'ärmeabfuhr.

Die einzelnen Leiter einer eisenlosen Drosselspule, die innerhalb einer Scheibe bzw. Lage eine:· Windung bilden, v/erden zweckmäßigerweise aus gegeneinander isolierten Teilleitern aufgebaut. Die Teilleiterisolierung kann hierbei mit einem Kunstharz getränkt sein. Die in eine" Scheibe oder Lage angeordneten Leiter v/erden weiterhin zweckmäßigerweise von einer Außenisolierung umgeben, um die mechanische Festigkeit der in einer Ebene angeordneten Leiter zu erhöhen. Es empfiehlt sich, auch diese Außenisolierung mit einem aushärtbaren KunsG-hars zix tränken.

Zur Herstellung einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Drosselspule v/erden die su isolierenden Leiter in an sich bekannter Weise mit einem Glimmerband umbandelt, das aus auf einem Träger aufgebrachten und mit einem Bindemittel verklebten Glimmer besteht. Die ummantelten Leiter v/erden dann mit einem aushärtbaren Tränkharzhärtersystem getränkt, worauf das bei der Imprägnierung in die Isolierhülsc sowie gegebenenfalls in die anschließenden Teile der Teilleiterisolierung und/oder der Außenisolierung eingedrungene Harz ausgehärtet wird. Wesentlich hierbei ist die Verwendung von Harzen, die beim Härtungsprozeß kein Lösungsmittel oder andere entweichende Bestandteile abgeben.

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daran anpolymerisierbaren Monomeren, wie z.B. Styrol. Zur jj-Polymerisation dieser Stoffsysteme v;erden bekanntlich organische Peroxyde verwendet.

Soweit in Durchführung des Erfindungsgedankens dem Band oder auch der Teilleiterisolierung bzw. der Außenisolierung Beschleuniger zugesetzt v/erden, müssen diese Beschleuniger auf das verwendete organische Peroxyd abgestimmt sein. Hierfür kommen z.B. gemischt aliphatische, aromatiöche, tertiäre Amine oder sauerstoffübertragene Metallsalze infrage. Beispiele von tertiären aliphatisch-aromatischen Aminen sind Dimothyl-p-toluidin oder Verbindungen, die diese Gruppe mehrfach im Molekül enthalten, wie z.B. 4,4', 4"-Dimethylaminotriphenylcarbinol. Ein Beispiel eines geeigneten Metall- ·'*"■ salzes ist Kobaltstearat.

Im Rahmen der Erfindung können aber auch Epoxydharzhärtergemische mit Säureanhydriden verwendet werden. Bei diesen Verbindungen empfiehlt sich, r:ls Beschleuniger Verbindungen auf der Basis tert. Amime, wie z.B. Dimethylbenzylamin, Triisooctylamin oder Triäthanolamin zu verwenden. Besonders geeignet sind für die Durchführung des Erfindungsgedankens heißhärtende Epoxydharzhärtermischungen auf der Basis von bi— oder hoher funkt ioncllen Gl^vcid.^vl?.thGm beisⁿie!sv/eise

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Epoxydverbindungen und Säureanhydriden als Härter. Bei Verwendung einer solchenSpoxydharzhärtermisehung kann, zur Verklebung der Slimmerbänder eine härterfreie Epoxydverbindung wie beispielsweise der Bisglycidylächer des Dlphenylolpropans verwendet v/erden. Eine weitere als Bindemittel zur Verklebung der Glinimerbänder geeignete härterfreie Epoxydverbindung ist ein Addukt aus 1 Hol eines Phenols, z.B. eines Phenols, Kresols oder Xylenols, und 1 Mol des Bisglycidyläthers des Diphenylolpropans. Ferner eignet sich als härterfreie Epoxydverbindung zur Verklebung des Glimmerbandes ein Addukt aus 1 Mol der unter dem Handelsnamen "Epoxide 201" bekannten Verbindung (jS^-epoxy-ö-methylcyclohexylnethyl-3,4-epoxy-6-methylcyelohexanearboxylat) und 0,3 bis 0,5 Mol einer Dicarbonsäure, wie z.B. Cishexanhydrophthalsäure. Als Beschleuniger empfiehlt sich in diesem Pail 4,4'-Dimethylaminodiphenylmethan, das dem Glimmerband beispielsweise in einer Menge von 5',' zugesetzt wird.

Wesentlich bei der Auswahl des zur Verklebung des Glimmerbandes benutzten Bindemittels ist, daß es sich chemisch vollständig in das fränkharzhärtergemisch einbauen läßt.

^Wird_ tiⁿ

W«?aeü also~a5§ Tränkharzhärfcergemisch auf der Basis von Epoxydharzen mit Säureanhydridhärtern verwendet, so empfiehlt

sich, zur Verklebung der Glimmerbander in an sich bekannter V/eise härterfreie Epoxydverbindungen oder Verbindungen zu

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verwenden, die sich über Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen oder Sulfhydrilgruppen in. das heißhärtende Epoxydtränk- f harzgemiseh einbauen lassen, Barch die dem Glinunerband gleichfalls zugesetzten Beschleuniger wird erreicht, daß zur Tränkung Harzhärtersystem mit an sich langen Aushärt- , zeiten, jedoch niedriger Viskosität, verwendet werden können. Dennoch härtet der in die Isolierhülse eingedrun-

Harz
gene=Kux2anteil in verhältnismäßig kurser Zeit aus.

Bei den eben erwähnten Verfahren zur Herstellung der Y/icklungsisolierung einer eisenlosen Drosselspule sind Vakuumimprägnieranlagen zur Tränkung der auf die Leiter der Drosselspule aufgebrachten Isolierhülse mit dem aushärtbaren Kunstharz erforderlich. Sofern solche Anlagen nicht | | zur Verfügung stehen, ist es aber auch möglich, eine gemäß der Erfindung ausgebildete eisenlose Drosselspule in der V/eise herzustellen, daß die zu isolierenden· Leiter der Drosselspule im Naßwickelverfahren mit einem Glimmerband

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umbaiidelt werden, das mit einem lösungsmittelfreien bzw. beim Aushärten keine entweichenden Bestandteile abgebenden Kunstharz getränkt ist, worauf anschließend die Aushärtung des in die Isolierhülse befindlichen Harzes erfolgt.

Zur Erläuterung der Erfindung ist an Hani der Figuren 1 bis 3 das Ausführungsbeispiel einer gemä.3 der Erfindung aus-

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geMldcten Kurzschlußbegrenzungsspule in Draufsicht (Figur 1) und längs des Schnittes A-B (Pig* 2) wiedergegeben. Die Figur 3 Zeigt einen Schnitt durch eine Scheibenwicklung in vergrößertes! Maßstab.

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Die dargestellte Kurzschlußbegrenzungsspassa besteht aus in einzelnen Scheiben angeordneten leitern 1, die als spiralenförmige Windungen verlaufen. Die Verbindung der in den einzelnen Scheiben angeordneten Leiter 1 erfolgt über die in der Achse der Dr-oss eis pille angeordneten Überleitungen 2. Zur Stromzuführung dient der Stronanschluß 3.

Die Wicklung einer Scheibe besteht, wie in der Figur 3 dargestellt, aus den vier Kupferleitern 1, die jeweils aus gegeneinander isolierten Teilleitern aufgebaut sind. Zur ; l'eilleiterisolierung dient ein überlappend gewickeltes Glasband.

Jeder Leiter 1 isc von einer Glimmerkunstharzhülse 4 umgeben. Diese Glimnerkunstharzhülse 4 bewirkt, daß eine hohe Spannungsbeanspruchung zwischen den einzelnen V/indung&iS aafgcncnu&en wird. Nach außen ist die gesamte Wicklung einer Scheibe von der Außenisolierung 5 umgeben, die so\/ohl als Schutz gegen mechanische Beschädigungen als auch als Bandage zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit dient. Gegebenenfalls kann diese Decklage durch Einlegen von Glasfasermatten oder durch eine weitläufige Umwicklung mit Glasgewebe weiter verstärkt v/erden.

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Zur Herstellung der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Drosselspule werden zunächst die einzelnen Teillei lev der Leiter 1 mit Glasband umwickelt, das mit einem Beschleuniger für das spätere Tränkharzgemisch getränkt ist. Anschließend werden die Leiter 1 mit einem Glimmerband umbandelt, dessen Glimmer auf einem Träger durch ein Bindemittel verklebt ist. Dieses Bindemittel ist so ausgewählt, daß es sich chemisch vollständig in das spätere Tränkharz einbauen läßt. Zweckmäßigerweise enthält auch dieses Gliinmerband einen Beschleuniger für das spätere Tränkharz. Anschließend werden die Leiter 1 spiralenförmig zur Scheibe aufgewickelt. Zwischen den einzelnen Windungen entstehende Zwickelräume können gegebenenfalls durch einen Füllstoff ausgefüllt werden. Abschließend wird die ganze Scheibe mit einem Glasband umbandelt, das ebenfalls mit einem Beschleuniger für das Tränkharz versehen ist*

Die so hergestellte Scheibe wird im Vakuum getrocknet und mit einem Harzhärtersystem getränkt. Anschließend wird die Scheibe unter gleichzeitiger Anwendung von Druck und V/'ärme maßgerecht ausgehärtet. Bei der Tränkung dringt Tränkharz-' auch in die Teilleiterisolierung sowie in die Scheibenisolierung ein, so daß auch diese aus Glasband aufgewickelten Isolierungen verfestigt werden.

3 Figuren

9 Ansprüche - 9 -

Claims (2)

SIEMENS ASEIEHGESELLSCEÄJT VPA 65/0134

1. Eisenlose Drosselspule, die als TPH-Sperre oder Kurzschlußbegrenzungsspule in Hochspannungsnetzen eingesetzt wird» "bestehend aus in Seheiben oder Lagen angeordneten kunstharzieolierten Leitern, dadurch gekennzeichnet, da(? die spiralenförmig angeordneten Leiter (1) zur Isolierung eü einen Gliffimerband umwandelt sind, das, mit eires ausgehärteten Kunstharz verklebt, eine an sich bekannte GlimmerkunstharzhUlse (4) von dünner V/andatärke "bildet·

2. Eisenlose Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (1) aus gegeneinander isolierten Teilleitern bestehen.

3· Eieenlose Drosselspule nach Anspruch 2, dadurch gekonnzeichnet, daß die Teilleiterisolierung mit einem Kunstharz getränkt iet.

4« Eisenlose Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die dio in einer Scheibe oder Lage angeordneten Leiter (i) einschließende Außenisolierung (5) mit einem aushärtbaren Kunstharz getränkt ist.

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