DE7400858U

DE7400858U - Anordnung zur Isolierung elektrischer Komponenten, insbesondere bei Transformatoren und Drosselspulen

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Publication number: DE7400858U
Application number: DE07400858U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-12-19
Publication date: 1975-11-06

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Anordnung zur Isolierung elektrischer Komponenten, insbesondere bei Transformatoren und Drosselspulen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Isolierung elektrischer Komponenten, insbesondere bei Mittel- und Gross- · transformatoren und Drosselspulen.

Wicklungen von Transformatoren und Drosselspulen werden aus mit Isolation umhüllten Kupfer- oder Aluminitmleitern hergestellt. Ganze Wicklungen, Wicklungsteile oder auch nur einzelne Windungen werden mit Hilfe spezieller Distanzstücke, auch Distanzierungen genannt, in axialer und in radialer Richtung gegeneinander abgestützt. Die Distanzstücke übernehmen die Aufgabe, die zwischen Windungen, Wicklungsteilen oder Wicklungen auftretenden elektro-

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magnetischen Kräfte richtig zu verteilen und abzustützen. Daneben

\\ schaffen die uisianzsiücke genügend freien Kaum zwischen den

' Wicklungsteilen und genügend freiliegende Windungsoberfläche, dass

ein Kühlmittelstrom, wie beispielsweise Transformatorenoel oder

Luft„ die in den Wicklungsleitern erzeugte Verlustwärme abführen kann.

Ueber diese Distanzstücke können bei der elektrischen Prüfung und auch im Betrieb der Transformatoren grosse elektrische Poteniiaidifferenzen —uitreten*

Die Ms anhin verwendeten Distanzstücke waren als Keile, Leisten j! oder Plättchen mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet aus Ma

terialien wie Holz, Presspahn, usw., die eine wesentlich grössere Dielektrizitätskonstante besitzen als das grösstenteils als Kühlmittel verwendete Transformatorenoel.

Ist nun der Raum zwischen zwei Wicklungsteilen abwechselnd von

festem Distanzstückmaterial und von flüssigem Kühlmittel erfüllt, so wird das elektrische Potentialfeld in der Uebergangszone bedingt durch die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten verzerrt, und statt einer homogenen Feldverteilung treten lokale Feldkonzentrationen auf. Die hohen Feldstärken, die im Material mit der kleineren

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Dielektrizitätskonstante auftreten, vermindern die Festigkeit der gesamten Xsüläiiüu. In ΰόί Tat geht haute sis grosser Teil aller Defekte an derartigen Stellen los oder läuft solchen Schwachstellen entlang.

Es ist schon versucht worden, das vorerwähnte Problem dadurch zu umgehen, dass man Kühlflüssigkeiten und Distanzstückmaterialien mit gleicher Dielektrizitätskonstante angewendet hat. Solche Materialien sind bekannt, sie sind jedoch technisch ungeeignet

oder unwirtschaftlich.

Aufgabe der Erfindung ist e.>, die Nachteile der bekannten Anordnungen zur Isolierung elektrischer Komponenten zu vermeiden und eine neuartige Isolieranordnung zu schaffen, die bei nur geringen Mehrkosten eine homogene Feldverteilung gewährleistet und eine Gefährdung der Isolation vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mittels einer Anordnung der eingangs genannten Art erreicht, die gekennzeichnet ist durch eine Mehrzahl von zwischen den Komponenten angeordneten, elektrisch isolierfähigen Distanzstücken, deren Querschnitte von der Form eines Vieleckes durch Ausnehmungen abweichen, die zur Erzielung einer annähernd homogenen Verteilung des elektrischen Feldes dem jeweiligen Zweck entsprechend gestaltet und bemessen sind.

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Durch das vorerwähnte geometrische Merkmal der Distanzstückquerschnitte wird der Uebergang des Feldes zwischen Distanzstückmaterial und Kühlmittel auf eine breitere Zone verteilt und so gesteuert, dass die Feldinhomogenitäten weitgehend abgebaut werden und die am stärksten belasteten Stellen der Isolation gezielt lokal entlastet werden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt :

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zweier koaxial miteinander angeordneter Wicklungen eines Transformators, wobei einzelne Leiter mittels Distanzstücken voneinander getrennt sind : und

Fig. 2 verschiedene Distanzstückquerschnitte, die zum Zweck der Homogenisierung der Verteilung des elektrischen Feldes verwendbar sind.

Der in Fig. 1 dargestellte Transformator weist eine innere Wicklung 1 und eine koaxial mit dieser und in radialem Abstand von dieser angeordnete äussere Wicklung 4 auf. Die innere Wicklung besteht aus ringförmig verlaufenden, in axialem Abstand voneinander angeordneten Leiterlagen 2. Jede Lage 2 weist zwei neben-

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einander koaxial angeordnete, mit Isolation umhüllte Leiter 10 auf. Der .axiale Abstand zwischen zwei benachbarten Lagen 2 ist durch radial verlaufende, rechteckige Querschnitte aufweisende Distanzstücke 3 überbrückt. Die äussere Wicklung 4 besteht aus ringför- : mig verlaufenden, in axialem Abstand voneinander angeordneten \ Leiterlagen 5. Jede Lage 5 weist mehrere nebeneinander koaxial f

angeordnete, mit Isolation umhüllte Leiter 9 auf. Der axiale Ab- !

i stand zwischen zwei benachbarten Leiterlagen 5 ist durch radial verlaufende Distanzstücke 6 überbrückt. Der radiale Abstand zwischen den Wicklungen 1 und 4 ist durch die axial verlaufenden, einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Distanzstücke 7,auch Keile genannt, überbrückt. Der zwischen den Wicklungen 1 und 4 und den übereinander angeordneten Leiterlagen 2 bzw. 5 verbleibende freie Raum ist mit einem Kühlmittel, beispielsweise einem OeI, gefüllt.

Die Leiter 9 einer oberen Lage 5 haben ein elektrisches Potential <£, die einer benachbarten Lage 5 ein solches von<& . Daraus ergibt sich über ein Distanzstück eine Potentialdifferenz ψ—ψ . In der Praxis kann diese Potentialdifferenz grosse Werte annehmen.

Wie früher erwähnt, ergeben mit rechteckigen Querschnitten versehene Distanzstücke statt einer homogenen Feldverteilung lokale

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Feldkonzentrationen und daraus erhebliche Isolations schwächen. Zur .Vermeidung dieser Nachteile weisen die Distanzstücke nach einer Ausführungsform der Erfindung Querschnitte auf, die von der Form eines Rechteckes durch Ausnehmungen verschiedener Formen abweichen. Die Ausnehmungen sind in nmei zueinander gegenüberstehend angeordneten Seiten des Querschnittes angeordnet und weisen bei den Querschnitten 20 und 23 die Form eines V, beim Querschnitt 22 die Form eines U und beim Querschnitt 21 die Form eines Kreisabschnittes auf. Die Kanten der Querschnitte sind abgerundet, wobei der Rundungsradius R kleiner ist als die Tiefe t der Ausnehmung. Durch Verwendung von Distanzstücken mit den vorerwähnten Querschnitten wird ein weitgehender Abbau der Feldinhomogenitäten dadurch erreicht, dass der üebergang des elektrischen Feldes zwischen Distanzstückmaterial und Kühlmittel auf eine breitere Zone verteilt und gleichzeitig so gesteuert wird, dass die am stärksten belasteten Stellen der Isolation gezielt lokal entlastet werden. In der Praxis wird die Feldverteilung für gegebene Dielektrizitätskonstanten der Leiterifolation, des Distanzstückes und des Kühlmediums, für verschiedene infrage kommende DietanzstUckquerschnitte mittels eines Computerprogramms berechnet und d*r die beste Verteilung ergebende Querschnitt verwendet.

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Claims

1. Anordnung zur Isolierung elektrischer Komponenten, insbesondere bei Mittel- und Grosstransformatoren und Drosselspulen, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von zwischen den Komponenten angeordneten, elektrisch isolier fähigen Distanzstücken, deren Querschnitte von der Form eines Vielecks durch Ausnehmungen abweiches _? die zur Erzielung einer annähernd homogenen Verteilung des elektrischen Feldes dem jeweiligen Zweck entsprechend gestaltet und bemessen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der wenigstens zwei übereinander angeordnete, ringförmig verlaufende Leiter gegeneinander abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke prismatische Stäbe sind, die zwischen benachbarten Leitern in radialer Richtung verlaufen.

3· Anordnung nach Anspruch 1, bei der wenigstens ein innerer, ringförmig verlaufender Leiter und wenigstens ein äusserer, ringförmig verlaufender Leiter koaxial miteinander angeordnet sind und gegeneinander abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke zwischen den koaxial benachbarten Leitern in axialer Hiohtung verlaufen.

4. Anordnung nach Anepruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen in zwei einander gegenüberstehend angeordneten Seiten des Vielecks auegebildet sind.

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5. Anordnung nach Anspruch 1, daduieh gekennzeichnet, dass das Vieleck ein Rechteck ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen V-förmig ausgebildet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen U-förmig ausgebildet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen die Form eines Kreisabschnittes aufweisen.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten des Vielecks abgerundet sind, wobei der Rundungsradius (R) kleiner ist als die Tiefe (t) der Ausnehmungen.

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Brown, Boveri & Cie.

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