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Leistungstransformator Das Patent 70o 635 betrifft einen Leistungstransformator,
bei dem die Hochspannungswicklung in ein Gehäuse eingeschlossen ist, während die
Niederspannungswicklung und der Eisenkern in Luft liegen. Die Hochspannungswicklung
ist in feste, mit flüssigem Isoliermittel, z. B. mit C51, getränkte Isolierstoffe
eingebettet und in ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse, das vorzugsweise aus Metall
besteht, eingeschlossen. Dieses Gehäuse hat mindestens an einer der beiden Stirnseiten
einen Deckel und schmiegt sich der isolierten Wicklung eng an. Wenn auch hierbei
bereits eine große Wärmemenge durch den äußeren Metallmantel abgeführt werden kann,
so reicht doch der Wärmeübergang nicht in allen Fällen aus. Es ist daher Aufgabe
der Erfindung, die Belastungsfähigkeit und die Kühlung der Wicklung weiter zu steigern.
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Gemäß der Erfindung wird daher die von einem abgedichteten Isoliergehäuse
aus saugfähigem Papier eingeschlossene Wicklung mit Kühlkanälen ausgerüstet und
einer Ölströmung ausgesetzt. Eine derartige Kühl- und Isolationsanordnung hat den
Vorteil, daß sie einen wesentlich geringeren Raum bei mindestens gleich günstigen
Kühlverhältnissen einnimmt als die bekannten Anordnungen, bei denen zwischen den
Wicklungen die gegeneinander abweichendes Potential haben, aus festen und flüssigen
Isolierstoffen geschichtete Dielektrika liegen. Man kann sogar bei der Erfindung
so weit gehen, daß die Wandstärke des Isoliergehäuses etwa bis auf die Isolierschichtstärke
eines Hochspannungsölkabels vermindert wird. Damit ergibt sich z. B. für ioo kV
eine etwa io bis 15 mm starke Isolierschicht der Hauptisolation.
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Wenn gemäß der weiteren Erfindung auch die Niedervoltwicklung dieiektrisch
dicht auf das Isoliergehäuse der Hochvoltwicklung aufgelegt wird und gegebenenfalls
auch von
einem Isoliergehäuseeingeschlossen ist und von Kühlkanälen
durchsetzt wird, ergibt sich eine auch in stoßspannungstechnischer Hinsicht betriebssichere
Wicklungs- und Isolationsanordnung des Transformators.
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Da ferner die elektrische Beanspruchung praktisch vollständig in die
festen Isolierstoffe verlegt wird und die Kühlflüssigkeit, z. B. das Isolieröl,
nur mit geringen Spannungen, z. B. mit Lagenspannungen, beansprucht wird, ist die
Lebensdauer der Transformatorwicklung und ihrer ölfüllung erheblich vergrößert.
Das Kühlöl ist elektrisch weitgehend entlastet, so dalman eine größere Verschmutzung
zulassen kann als bei Transformatoren., die normalerweise iin Ölkessel angeordnet
und finit offenen Isolierverschalungen bzw. einem gescbichteteten Dielektrikuln
versehen sind.
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Die in Isoliergehäusen untergebrachten und durch Kühlkanäle unterteilten
Wicklungen gemäß der Erfindung können aus einzelnen ini Abstand voneinander angeordneten
konzentrischen \Vicklungsröhren bestehen. Tede Wicklungsröhre kann eine oder mehrere
Lagen haben, oder es ist die Wicklungsröhre aus einzelnen Scheibenspulen aufgebaut.
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Die Isoliergehäuse sind mit Öffnungen versehen, vorzugsweise an den
Stirnseiten, durch die das 01 zur Kühlung zugeführt und aus der \4 icklung
wieder abgeführt wird. Die Hochspamiungszuleitung zur Wicklung kann wie ein Ölkabel
ausgebildet sein, das in das Isoliergehäuse eingeführt wird. Das Kabelöl kann sich
dann ohne weiteres mit dein Transforniatoröl mischen, so daLi di,@ hohle Zuleitung
als Ölleitung verwendet werden kann. Wärmeausdehnungen können sich über Längskanale
des Oikabels mittels der l.i:.-kannten Druclcausgleiclisgefäl,le, die an das Kabel
angeschlossen sind, ausgleichen.
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In den Figuren sind Ausführungsbeispiele des Transformators gemäß
der Erfindung dargestellt.
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In Fig. i ist die Hochspannungswicklung i gemäß der Erfindung in das
Isoliergehäuse 2 so eingesetzt, daß zwischen der Gehausewand und der Wicklung keine
Kanäle für den Ölstrom vorhanden sind. Die elektrische Beanspruchung wird also nicht
vorn 01, sondern von der \% arid des Isoliergehäuses 2 aufgenomnien. Die
Xiederspannungswicklung 3 oder «-eitere Wicklungen, z. B. Tertiärwicklungen des
Transformators, sind auf der Aui3criHaclie- des Isoliergehäuses aufgebracht. Die
Wicklungen können unterteilt sein und ebenso wie die Hochspannungswicklung von Isoliergehäusen
vollständig umschlossen werden.
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Das Gehäuse 2 kann finit dielektrisch dicht aufgebrachten, leitenden
Belegungen 5 und 6 versehen sein. Diese können sich kapazitiv aufladen oder sind
an ein mittleres Potential der benachbarten \\'icklung angeschlossen. Sie bestehen
aus aufgespritztem Metall oder Metallfolie, die zweckmäßig perforiert ist, damit
der Isolierkörper evakuiert und gegeüeiienfalls mit flüssigen oder erstarrenden
Isoliermitteln getränkt werden kann. Es ist darauf zu achten, daß die in Fig. i
mit Z bezeichneten Zwickelräume dielektrisch entlastet werden, z. B. durch Einfügen
zwickelförmiger fester Isolierstoffe, die gegebenenfalls finit einer leitenden Belegung
auf der Außenfläche versehen sind.
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Die \ ieder spannungswicklungen und der Eisenkern können durch Luft
oder Gas gekühlt «-erden.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Kühls5-stein sind an die Offnungen
io des Isoliergehäuses Isolierrohre 11 angeschlossen. Durch eine L-mwälzpulnpe 12
wird das Isolieröl herausgeführt und in einem Kühler 13 gekühlt. Bei mehreren Öffnungen
io an den Stirnseiten des Isoliergehäuses 2 empfiehlt es sich, die Enden der Rohrstutzen
i r an ringförmige Sammelleitungen anzuschließen. Die Öffnungen io «-erden möglichst
weit von den übrigen leitenden "Teilen des Transforniators, z. B. von den Eisenkernjochen,
entfernt angeordnet.
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Die Zu- und Abfuhr des flüssigen Kühlmittels kann auch, wie in Fig.
2 gezeigt ist, durch die vor den @\-icklungsstirnen angeordneten Strahlungsschutzringe
15 erfolgen. Vor den Enden der mit 16 bezeichneten L)lliiligskanäle der Wicklung
liabcn diese Strahlungsringe Öffnungen. Sie sind durch Isolierrohre rnit der Kühlanlage
und der CApurnpe verbunden.
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In Fig.2 ist die Anordnung der Wickhingen und Kühlkanile für Scheiben,#\-icl.-lungen
dargestellt. Diese sind durch Abstandhalter 17 gegeneinander abgestützt;
in radialer Richtung sind die Scheibenspulen 18 ebenfalls aufgeteilt und lasen die
Larigskanäle 16 frei. Der Strahlungsring 13 besteht vorteilhaft aus Metall. Das
ganze Isoliergeliäuse nebst der _@ iedc:rshannungswic@clung wird finit Hilfe isolierender
oder wetallischer Druckringe 1g gegen Eiselikernjoche oder gegen besondere \v lci;lung@trager
abgestützt. Hierbei empfiehlt es sich, den geerdeten Belag 2o, der dielektrisch
dicht auf dem Isoliergehäuse . aufliegt, vorzusehen, während unter lünist;inden
ein Belag unterhalb der \Z-icklung 3 fehlen kann, da die W icklurg selbst an dessen
Stelle tritt.
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Zur \ ergleichmäßigung des elektrischen Feldes bzw. zur Verlängerung
des Kriechweges können leitende oder isolierende Schirme 21 in die Seiteliflächel1
22 und 23
der Öffnungen öder Schlitze 8 oder io eingesetzt werden,
wie Fig.3 zeigt. Diese Schirme sind so angeordnet, daß sie zwischen den gegenüberliegenden
Seitenflächen eine Öffnung für den Ölstrom freilassen, und zwar greifen die Schirme
der einen Seitenfläche 22 in die Schirme der anderen Seitenfläche 23 und umgekehrt
ein. Sie sind also wechselweise angeordnet. Das Öl hat infolgedessen einen mänanderbandartigen
oder schlangenförmigen Strömungsverlauf.
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Zur Abdichtung des Isoliergehäuses gegen das Öl wird es entweder innen
oder-außen, oder auf beiden Seiten mit ölfesten Schichten, z. B. Lacken, überzogen.
Wenn das Isoliergehäuse eine Umkleidung von aufgewickelten Cellulosefilmbändern
hat, werden die Bandränder vorteilhaft in Aceton gelöst und miteinander verklebt.
Man kann aber auch auf der Außenseite des Isoliergehäuses einen öldichten Metallmantel
vorsehen.
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Als Werkstoff für das Isoliergehäuse dient vorteilhaft ein Stoff mit
niedrigen dielektrischen Verlusten, damit das Gehäuse nicht durch einen reinen Wärmedurchschlag
beschädigt werden kann. Es wird z. B. ein stark saugfähiges Papier verwendet, z.
B. Fullerboard, das viel Baumwolle enthält und nur wenig gepreßt ist. Das Isoliergehäuse
kann aus Papierbahnen oder Bändern hergestellt sein, oder man umgießt die Wicklung
mit einem Papierbrei, der nachtraglich zu trocknen ist. Wenn das Isoliergehause
für sich hergestellt wird, unterteilt man es durch Schlitze, so daß die Wicklung
zwischen den beiden Schalen eingelegt werden kann, oder es wird das lsoliergehause
auf der fertigen, im Inneren mit abstandhaltenden Teilen versehenen Wicklung selbst
aufgebracht, z. B. durch Auflegen oder Aufwickeln von Papierschichten. hie Offnungen
an den Stirnseiten für das Kühlöl können nachträglich eingeschnitten oder gebohrt
werden. Die Wicklung abweichenden Potentials, z. B. die .Niederspannungswicklung,
läßt sich unmittelbar auf das Isoliergehäuse aufwickeln und ebenfalls wie die Hochspannungswicklung
vollständig mit Papierbahnen oder -bändern einwickeln.
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In Fig. q. ist die Durchführung des Anschlußleiters der Hochspannungswicklung
durch das Isoliergehäuse 2 dargestellt. Der Leiter 33 ist nach Art eines Ulkabels
ausgebildet und isoliert. Die Hochspannungswicklung 31 trägt an der Stirnseite den
Stra11-lungsschutzring 32, durch den der Leiter 33 hindurchtritt. Es empfiehlt sich,
die letzte Windung der Hochspannungswicklung selbst als btrahlungsring auszubilden.
Die Isolierwand des (aehauses 2 geht allmahlich und gleichmüßig in die Isolation
34 des Leiters 33 über. Sie ist umkleidet mit einem elektrostatischen Schirm 35,
der vorteilhaft aus einem geerdeten Blechmantel besteht. Dieser ist in die Kesselwand
30 mit einer Stopfbuchse 36 öldicht eingesetzt. Hieran kann sich das normal
ausgebildete Olkabel anschließen, oder es wird auf dem '1 ransformatorkesseldeckel
ein Kabelendverschluß 37 aufgesetzt, an dessen Klemme die .Freileitung angeschlossen
ist. Wenn der Anschlußleiter unmittelbar in ein Ölkabel überführt ist, fehlt natürlich
ein Endverschluß, und es wird gegebenenfalls eine Kabelmuffe verwendet. Wenn der
Transformator keinen Kessel benötigt, wird der Anschlußleiter mit der Kabelmuffe
oder der Durchführung von Teilen des Transformators getragen.
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Als Kühlmittel können 01 oder feuersichere isolierfüssigkeiten
der ketten- oder ringförmigen Kohlenwasserstoffreihe in Frage kommen, mit und ohne
halogensubstituierten Bestandteilen.