DE686380C

DE686380C - Transformer without a boiler

Info

Publication number: DE686380C
Application number: DE1934M0127844
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Missling
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1934-06-24
Filing date: 1934-06-24
Publication date: 1940-01-08

Description

Transformator ohne Kessel Die Erfindung betrifft einen Transformator ohne Kessel,. bei dem die mit einer lagenweise aufgebrachten Isolierhülle umbandelten Wicklungen von einer auf Erdpotential oder einem anderen geeigneten Potential befindlichen. metallischen Belegung umgeben sind.Transformer without a boiler The invention relates to a transformer without boiler ,. in which the wrapped in an insulating cover applied in layers Windings from one at ground potential or another suitable potential. metallic occupancy are surrounded.

Erfindungsgemäß erhalten die unter Überdruck stehenden Wicklungen einen öl- oder gasdichten Abschluß durch eine Hülle aus ölbeständigem Kautschuk, welche in eine druckfeste Bewehrung, z. B. Eisenband, eingehüllt ist. Die Kautschukhülle ermöglicht nicht nur einen dichten Abschluß der vorzugsweise ölgetränkten; nach Art eines Kabels hergestellten Schichtisolation, sondern gestattet dieser auch eine gewisse Ausdehnung bei wachsender Temperatur. Zugleich bildet sie einen Schutz gegen Feuchtigkeit, so daß eine Aufstellung des Transformators in feuchten Räumen oder gar im Freien möglich ist. Die Elastizität der Käutschukhülle sorgt ferner dafür, daß beim Abkühlen keine Hohlräume in der Schichtisolation entstehen. Die Bewehrung gibt andererseits der Anordnung eine mechanische Versteifung sowie einen mechanischen Schutz und schließt zugleich die Kautschukhülle gegenüber einer unmittelbaren, daher schädlichen Einwirkung von Licht und Luft ab. Sie gestattet außerdem infolge ihrer Druckfestigkeit, das 01 bzw. Gas unter einen geeigneten hohen Druck zu setzen, so daß sich kleinere Isolationsstärken anwenden lassen. Zweckmäßigerweise werden Ober- und Unterspannungswicklung von einer gemeinsamen Kautschukhülle und Bewehrung umgeben.According to the invention, the pressurized windings are provided with an oil- or gas-tight seal by means of an envelope made of oil-resistant rubber, which is inserted into a pressure-resistant reinforcement, e.g. B. iron band, is wrapped. The rubber casing not only enables a tight seal for the preferably oil-soaked; Layered insulation produced like a cable, but also allows this to expand to a certain extent with increasing temperature. At the same time, it provides protection against moisture, so that the transformer can be set up in damp rooms or even outdoors. The elasticity of the rubber cover also ensures that no cavities arise in the layer insulation when it cools down. On the other hand, the reinforcement provides the arrangement with mechanical stiffening and mechanical protection, and at the same time seals the rubber casing against the direct and therefore harmful effects of light and air. Due to its compressive strength, it also allows the oil or gas to be put under a suitable high pressure, so that smaller insulation thicknesses can be used. It is expedient for the high and low voltage windings to be surrounded by a common rubber sleeve and reinforcement.

Um die Anschlußenden der Wicklungen durch die Bewehrung unter Ausbildung genügend langer Kriechwege hindurchzuführen, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Ende der Wicklung an einen isolierten Metallring angeschlossen, der zwischen den Isolationslagen der Wicklungen an der Stirnseite der Spule angeordnet und an einer von der Anschlußstelle möglichst weit entfernten Stelle des Spulenanfangs durch die Isolation der Wicklung hindurchgeführt ist. Die öl- oder Gaszu- und -abführung kann zugleich durch die Ableitungen erfolgen, so daß für jene keine besondere Durchbrechung der Hüllen erforderlich ist.In order to pass the connection ends of the windings through the reinforcement with the formation of sufficiently long creepage distances, according to a further feature of the invention, the end of the winding is connected to an insulated metal ring, which is arranged between the insulation layers of the windings on the end face of the coil and at one of the connection point as far away as possible from the start of the coil is passed through the insulation of the winding. The oil or gas supply and discharge can take place at the same time through the discharge lines, so that no special opening of the casings is required for them.

Es sei bemerkt, daß es bereits bekannt ist, dieHochspannungswicklungmittelsK autschuk zu isolieren. Bei der bekannten Anordnung ist aber eine gleichzeitige Anwendung einer Schichtisolation nach Art eines Kabels nicht vorhanden. Vielmehr -sind die Leiter unmittelbar in Kautschuk eingebettet, das bedeutend größere dielektrische Verluste und geringere elektrische Festigkeit bei Dauerbeanspruchung besitzt als eigne Kabelisolation.It should be noted that it is already known to use the high voltage winding by means of K. to isolate ouchuk. With the known arrangement but is one simultaneous application of a layer insulation in the manner of a cable does not exist. Rather, the conductors are embedded directly in rubber, the significantly larger one dielectric losses and lower electrical strength under continuous load owns as its own cable insulation.

Die Durchführung des Erfindungsgedankens setzt die Lösung einer Reihe von Problemen voraus, die im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden.The implementation of the inventive idea sets the solution to a series of problems, which are explained below using an exemplary embodiment will.

Fig. i zeigt die gemeinsam eingehüllte Ober- und Unterspannungswicklung eines Transformatorenkernes in Ansicht, und zwar für ölkühlung.Fig. I shows the jointly enveloped high and low voltage winding of a transformer core in view, for oil cooling.

Fig. a zeigt die Wicklung in Aufsicht.Fig. A shows the winding in plan.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Wicklung in vergrößertemMaßstabe, Fig..I einen Schnitt durch die Ableitungen in einem anderen Maßstabe.Fig. 3 shows a section through the winding on an enlarged scale, Fig..I a section through the derivatives on a different scale.

Die dargestellte Wicklung entspricht ungefähr der Wicklung eines- Kernes eines Transformators mit einem übersetzungsverhältnis von iio%3o kV. Der Abstand zwischen der Oberspannungs- und Unterspannungswicklung liegt infolge der Einhüllung in Kabelpapier und der Anwendung von Überdruck nur noch in der Größenordnung von etwa 2o min. Der Transformator ist auch bei großer Leistung einfach konzentrisch ausführbar, weil eine Beschränkung in der Bauhöhe des Kernes nicht mehr besteht, da der Transformator in einzelnen Teilen transportfähig ist.The winding shown corresponds roughly to the winding of a The core of a transformer with a transformation ratio of 100% 3o kV. Of the Distance between the high-voltage and low-voltage winding is due to the Wrapping in cable paper and the use of overpressure are only on the order of magnitude of about 20 min. The transformer is simply concentric, even with high power feasible because there is no longer any restriction in the height of the core, as the transformer can be transported in individual parts.

In Fig. g ist die Oberspannungswieklung mit i, die Unterspannungswicklung mit 2 bezeichnet; die Wicklungen bestehen aus einzelnen Scheibenspulen, die in bekannter Weise in einem Wicklungszuge gewickelt werden können. Auf den Endspulen befinden sich Metallringe 3 bzw. 4., die in der glitte geteilt sind und Ölkanäle 5 bzw. 6 offen lassen..In Fig. G is the high voltage swing with i, the low voltage winding denoted by 2; the windings consist of individual disc coils that are known in Way can be wound in one winding train. Located on the end spools metal rings 3 and 4, which are divided in the glitte and oil channels 5 and 6 leave open ..

Die Isolation der Oberspannungswicklung setzt sich aus drei Lagen Kabelpapier 7, S, <9 zusammen, deren Stärke insgesamt ungefähr 2o mm beträgt, die Isolation der \'iedervoltwicklung aus den Lagen io, ii und wobei die Lagen io und i i zusammen so- dick wie die Lage g sind, so daß die Isolation zwischen Hochvolt und 'Niedercolt ebenfalls etwa 2o mm beträgt.The insulation of the high-voltage winding consists of three layers Cable paper 7, S, <9 together, the total thickness of which is approximately 20 mm, the isolation of the low-voltage winding from the layers io, ii and where the layers io and i i together are as thick as layer g, so that the insulation between high voltage and 'Niedercolt is also about 20 mm.

Die Lage g hüllt beide Wicklungen ein, ebenso ist eine gemeinsame öldichte Hülle vorgesehen. Es ist natürlich auch möglich, jede Wicklung für sich oller auch nur eine in eine öldichte Hülle einzuhüllen. Entscheidend für die Art der Einhiillung ist die Leistung des Transformatörs, die Höhe (per Spannung und die Größe (per einzuhaltenden Kurzschlußspannung. I?s ün(lern sich jedoch bei anderer Einhüllung die :in die Hülle zu stellenden Forderungen. Die Hülle soll allgemein öldicht und druckfest sein, sie darf andererseits keine kurzgeschlossene Windung bilden, es dürfen darin keine beträchtlichen Wirbelströme auftreten, auch darf die Hülle das Streufeld der Wicklungen nicht vergrößern. Diese Bedingungen können am besten mit einem elektrisch und magnetisch nicht leitenden Material erfüllt werden, doch nehmen solche 'Materialien verhältnismäßig viel Platz in Anspruch, wenn sie öldicht und druckfest sein sollen. Die Ausführung nach Fig. 3 zeigt eine andere Lösung, die zudem die -Möglichkeit bietet, einen ständigen Preßdruck auf die Wicklung auszuüben.The layer g envelops both windings, as is a common one oil-tight cover provided. It is of course also possible to have each winding for itself oller to wrap just one in an oil-tight cover. Decisive for the type of the enclosure is the power of the transformer, the height (by voltage and the size (per short-circuit voltage to be maintained. I? s ün (learn from others Wrapping: the requirements to be placed in the wrapping. The envelope should be general be oil-tight and pressure-resistant; on the other hand, it must not have a short-circuited winding form, no considerable eddy currents may occur therein, and the The envelope does not increase the stray field of the windings. These conditions may be effective on are best met with an electrically and magnetically non-conductive material, but such materials take up a relatively large amount of space when they should be oil-tight and pressure-resistant. The embodiment of Fig. 3 shows another Solution that also offers the possibility of constant pressure on the winding exercise.

Die Hülle besteht aus zwei schlauchartigen Hüllen 12 und 13 aus ölbeständigem Kautschuk. die an den Stirnflächen ühereinandergelegt sein sollen. Die werden durch den an diesen Stellen wirkenden, auf die Wicklung -ausgeübten Preßdruck öldicht zusammengehalten. Selbstverständlich kann die Hülle auch durch Vülkanisierung völlig geschlossen werden.The casing consists of two tube-like covers 12 and 1 3 of oil-resistant rubber. which should be placed one above the other at the end faces. They are held together in an oil-tight manner by the pressure exerted on the winding at these points. Of course, the shell can also be completely closed by vulcanization.

Um die Hülle druckfest zu machen, ist sie ähnlich wie ein Kabel von einer Eisenbandarmierung 14 umgeben, die überlappt gewickelt ist. Um das Entstehen einer kurzgeschlossenen Windung zu vermeiden, ist das Eisenband in Lack getaucht oder mit Papier beklebt, Die Eisenbänder werden nach innen durch den Kern bzw. durch Leisten abgestützt, außen werden durch isolierte Bolzen 16 (Fig. i) zusammengehaltene Ringe 15 (Fig. i und 2) aufgesetzt, die den Öldruck aufnehmen. Bei Aufstellung des Transformators iin Freien wird auf die Armierung noch -eine getränkte Juteschicht o. dgl. aufgebracht, die das Verrosten der Bleche verhindert.In order to make the sheath pressure-resistant, it is surrounded, similar to a cable, by an iron band armoring 14, which is wrapped in an overlapping manner. In order to avoid the formation of a short-circuited turn, the iron band is dipped in lacquer or covered with paper.The iron bands are supported on the inside by the core or by strips, on the outside, rings 15 are held together by insulated bolts 16 (Fig. I) (Fig .i and 2) put on, which absorb the oil pressure. When the transformer is set up outdoors, a soaked jute layer or the like is applied to the reinforcement to prevent the metal sheets from rusting.

Die Eisenbandarmierung wird bei der getroffenen Anordnung einen magnetischen Fluß führen, dessen Stärke sich nach der Größe des Eisenquerschnittes richten wird. Es kann bei einfach konzentrischer Ausführung in Hinsicht auf die Führung des Streufeldes durchaus erwünscht sein, den Eisenquerschnitt groß zu halten. Das gleiche gilt für die magnetischen Flüsse der höheren Harmonischen des Leerlaufstronies. Eine Vergrößerung des Streufeldes tritt jedenfalls durch die Armierung nicht ein.If the arrangement is made, the iron band armoring becomes a magnetic one Lead a river, the strength of which will depend on the size of the iron cross-section. It can be simply concentric with regard to the guidance of the stray field be quite desirable to keep the iron cross-section large. The same applies the magnetic fluxes of the higher harmonics of the no-load tronie. An enlargement of the stray field does not occur in any case due to the reinforcement.

Die einzelnen Schichten der Isolationshülle bestehen aus Kabelpapier, (las durch Maschinen oder von Hand aufgebracht wird. Die Notwendigkeit, die Ableitungen durch die Isolationshülle hindurchzuführen, macht eine Durchbrechung (per Isolation erforderlich, (legen nachteilige Fol-en nur durch Ausbildung genügen(- langer Kriechwege verhindert werden können. Die Fig. 4 zeigt eine Lösung dieses Problems für den besonders schwierigen Fall, daß die Ableitungen an der Stirnseite herausgebracht werden müssen. An dieser Stelle ruht der gesamte Preßdruck der Wicklung auf der Ableitung, falls die Ausführung nicht innerhalb zweier Abstützungen erfolgen. kann, was aber nur bei kleinen Spannungen möglich ist.The individual layers of the insulation cover are made of cable paper, (read by machine or applied by hand. The need for the derivatives Passing it through the insulation sleeve creates a breakthrough (per insulation required, (if disadvantageous consequences only suffice through training (- long creepage distances prevented can be. Fig. 4 shows a solution to this problem for the particularly difficult case that the leads are brought out at the front Need to become. At this point, the entire pressure of the winding rests on the Derivation, if the execution does not take place within two supports. can, but this is only possible with low voltages.

Die bereits erwähnte und in Fig.3 dargestellte Dreiteilung der Isolationshülle jeder Wicklung ist nur darum - vorgenommen worden, uni die Ausbildung von Kriechwegen bei der Durchführung der Ableitungen zu ermöglichen. Zwischen der ersten und der zweiten Hülle jeder Wicklung befinden sich die Ableitungen 17 und IS (Fig. 2 und 3), die aus :Metallrohren von solcher Wandstärke bestehen, daß sie den Preßdruck der Wicklung aufnehmen können. Die Ableitungen bilden offene Windungen und sind mit Papierisolationen icg und 2o für die volle Prüfspannung versehen. Die Ableitungen, die zugleich die Zuführung des Öls besorgen, werden an einer von dem Durchtrittspunkt der Ableitung möglichst weit entfernten Stelle durch die erste Hülle hindurch mit dem Metallring 3 oder 4 verbunden. Wie Fig. 4 zeigt, entsteht so ein Kriechweg gleich dem halben Spulenumfang. Es empfiehlt sich, die durchbohrten Kautschukhüllen 13 und 14 unter die Metallhülle der Ableitung zu ziehen, die mit der Armierung verschweißt wird. Auch die Ableitungen können mit einer Kautschukisolierung versehen und diese mit der Hülle durch Vulkanisieren vereinigt werden. Zweckmäßig sieht man dabei Schichten, insbesondere Endschichten, aus leitend gemachtem Kautschuk zur Steuerung und Begrenzung des elektrischen Feldes vor. Eine unzulässige Erwärmung des Kautschuks läßt sich dadurch vermeiden, daß man unterhalb desselben eine Wärmelsolierschicht, beispielsweise Asbest, vorsieht.The three-part division of the insulation sleeve, which has already been mentioned and shown in FIG every winding has only been made for that reason, uni the formation of creepage paths to enable the conduct of the derivations. Between the first and the Second envelope of each winding are the conductors 17 and IS (Fig. 2 and 3), which consist of: metal pipes with such a wall thickness that they the pressure the winding can accommodate. The derivatives form open turns and are provided with paper insulation icg and 2o for the full test voltage. The derivatives, which at the same time take care of the supply of the oil, are at one of the passage points the derivation point as far away as possible through the first envelope the metal ring 3 or 4 connected. As FIG. 4 shows, a creepage distance is created in the same way half the coil circumference. It is recommended that the pierced rubber sleeves 13 and to pull 14 under the metal shell of the down conductor, which welds to the reinforcement will. The down conductors can also be provided with rubber insulation and this be united with the shell by vulcanization. It is useful to see layers in particular end layers made of rubber made conductive for control and limitation of the electric field. Inadmissible heating of the rubber can be avoid thereby that one below the same a thermal insulating layer, for example Asbestos.

Die Anordnung nach Fig.3 kostet verhältnismäßig noch viel Platz, der gespart werden kann, wenn die Ableitungen am Umfall- herausgebracht werden können. Eine solche Ausführung entspricht im Prinzip der nach Fig. 3, die Ableitung braucht dann jedoch nicht den Preßdruck der Wicklungsabstützungen aufzunehmen, sie kann also schwächer gehalten werden. Die gleiche Ausführung kommt für die Anzapfungen in Frage, die in der Mitte der Wicklung herausgebracht werden müssen. Bei Anordnung von Kühlkanälen muß man darauf achten, daß diese nicht zwischen der Umhüllung und der Wicklung verlaufen; denn sonst würden die elektrischen Kraftlinien ein festes und ein flüssiges Dielektrikum hintereinander durchsetzen, was zu einer ungünstigen Spannungsverteilung -führen kann. Daher sieht man besser axiale Kühlkanäle nur im Innern der Wicklung vor.The arrangement according to Figure 3 still takes a relatively large amount of space, the can be saved if the discharges can be brought out at the fall-back. Such a design corresponds in principle to that according to FIG. 3, which requires derivation then, however, not to absorb the pressure of the winding supports, they can so be kept weaker. The same execution comes for the taps in question, which must be brought out in the middle of the winding. When ordered of cooling channels one must ensure that these are not between the casing and run the winding; because otherwise the electric lines of force would become a fixed one and a liquid dielectric enforce one behind the other, resulting in an unfavorable Stress distribution can lead. Therefore one can see better axial cooling channels only in the Inside the winding.

Der Wicklungsaufbau gemäß der Erfindung macht eine besondere Kühlung des Eisenkerns erforderlich, deren Ausbildung sich je nach der Größe des Transformators richten wird. Bei kleinen Leistungen genügt Luftkühlung für den Eisenkern, ebenso auch für die Niederspannungswicklung, deren Spannung in der Regel nur einige hundert Volt betragen wird. Es wird dann nur die Oberspannung gemäß der Erfindung mit einer Hülle ausgeführt, und erst mit steigender Leistung werden auch der Eisenkern und die Niederspannungswicklung mit einer Hülle und besonderen Kühlung versehen. Dabei können in bekannter Weise im Innern des Kerns Kühlkanäle vorgesehen werden.The winding structure according to the invention makes a special cooling of the iron core, the formation of which depends on the size of the transformer will judge. In the case of small powers, air cooling is sufficient for the iron core, as well also for the low-voltage winding, the voltage of which is usually only a few hundred Volts will be. It is then only the upper tension according to the invention with a Shell executed, and only with increasing power will the iron core and the low-voltage winding is provided with a cover and special cooling. Included can be provided in a known manner in the interior of the core cooling channels.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Transformer without boiler, in which the with an insulating sheath applied in layers, wrapped in windings from one Ground potential or another suitable potential are surrounded, characterized in that the pressurized windings an oil-tight or gas-tight seal with an envelope made of oil-resistant rubber obtained, which in a pressure-resistant reinforcement, z. B. iron tape; is enveloped.

2. Transformer according to claim i, characterized in that the high and low voltage winding are surrounded by a single rubber cover and reinforcement.

3. Transformer according to claim i and 2, characterized in that the end of the winding to one isolated metal ring is connected between the insulation layers of the winding arranged on the face of the coil and at one of the connection point if possible distant point of the coil start passed through the insulation of the winding is.

4, transformer according to claim i to 3, characterized in that the rubber cover at the same time surrounding the windings and their derivatives, layers of conductive made rubber to control and limit the electric field can be.

5. Transformer according to claim i, characterized in that below a heat insulating layer is provided on the rubber cover. -

6th Transformer according to claim Z, characterized in that the rubber casing with carried out an overlap on the end face of the winding exposed to the pressure is.

7. Transformer according to claim r, characterized in that the iron core Is oil- or gas-tight encased and the coolant through special supply and discharge lines is fed to the iron core.