DE762171C

DE762171C - Mit festen Isolierstoffen allseitig verschalte Scheibenspulenwicklung fuer Transformatoren

Info

Publication number: DE762171C
Application number: DES129562D
Authority: DE
Inventors: Joseph Drabeck; Joseph Dr-Ing Rebhan
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1937-11-17
Filing date: 1937-11-17
Publication date: 1954-05-31

Description

Mit festen Isolierstoffen allseitig verschalte Scheibenspulenwicklung für Transformatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Isolierflüssigkeit gekühlte Scheibenspulenwicklung für Transformatoren und Drosselspulen. Als Isolierflüssigkeit können natürliche Mineralöle oder synthetische Öle verwendet werden, insbesondere nicht brennbare Öle, z. B. chloriertes Diphenyl, chloriertes Diphenyloxyd, Benzoltrifluorid oder andere ringförmige und kettenförmige halogenierte Kohlenwasserstofföle, die für sich allein oder in Mischung untereinander durch die Wicklung zu Kühlzwecken hindurchgeführt werden. Die Wicklung ist durch feste Isolierstoffe allseitig verschalt. Zum Zwecke der Kühlung der Wicklung ist durch die Verschalung eine Isolierflüssigkeit hindurchgeleitet. An den Wicklungsstirnen ist die Verschalung so ausgebildet, daß dort feste und flüssige Isolierschichten miteinander abwechseln. Die Verschalungen liegen außerdem insbesondere an den Wicklungsbreitseiten, also auf den Mantelflächen der Wicklung unmittelbar auf.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei derartig allseitig verschalten Wicklungen die Kühlverhältnisse zu verbessern, die Kriechwege und die Spannungssicherheit zu erhöhen und trotzdem eine Verringerung der gesamten Wickellänge und der Schenkellänge des Eisenkernes gegenüber den mit bekannten Isolationsanordnungen versehenen Wicklungen zu erzielen. Die Spannungssicherheit ist nicht nur für die betriebsfrequente Wechselspannung, sondern auch für @#@randerwellen und Stoßspannungen zu erhöhen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Isolierverschalung auf den inneren und äußeren Mantelflächen der mit Abstand zwischen den einzelnen Scheibenspulen ausgeführten Wicklung fest aufliegt und daß die Scheibenspulen axiale, in bezug auf benachbarte Spulen gegeneinander versetzte Durchtrittskanäle für die Isolierflüssigkeit haben.
An Hand der Fig. i und 2 wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wicklung beschrieben.
Fig. I zeigt eine röhrenförmige, aus Scheibenspulen bestellende Hochvoltwicklung i, die die radialen Kühlkanäle :2 hat. Die Wicklung ist allseitig durch feste Isolierstoffe verschalt, die, wie Fig. i zeigt, auf den Mantelflächen als Isolierstoffbänder oder Isolierstoffbahnen 3 und q. unmittelbar aufliegen. Wenn diese Isolierschichten 3 und d. auf ihrer Außenseite gegen das Isolieröl abgedichtet sind, sei es durch Metallgehäuse oder sei es durch ölfeste_L'berzüge, z. B. Lackanstriche, Zellulosefilme usw., kann der Eisenkern 5 in der freien Außenluft liegen und von dieser gekühlt werden, so daß nur die Hochspannungswicklung und gegebenenfalls auch die NTiedervoltwicklung von Öl durchströmt sind. In diesem Falle kann der Kessel fortfallen. Die Ölzufuhr erfolgt über Rohrleitungen 6, die an den Grundrahmen oder an eine Kammer 7 des Grundrahmens angeschlossen sind. Der Grundrahmen übernimmt die Verteilung der Isolierflüssigkeit auf die einzelnen Wicklungen und auf die einzelnen Teile der Wicklungen. Der Grundrahmen bestellt aus zusammengeschweißten Blechen, Blechträgern und Trägern mit U-oder T-Profil. Auf der. durch die Pfeile 8 und 9 angedeuteten Strömungswegen gelangt das 0I durch eine oder mehrere Öffnungen der Grundplatte io in die Stirnisolation der Wicklung, und zwar ebenfalls durch eine oder mehrere Öffnungen i i der außenliegenden Isolierschicht i2. Ein seitliches Ausweichen des Ölstromes ist durch die Isolierringe .I5, die die Wicklung gegen die Grundplatte io abstützen, vermieden. Zwischen der ersten Isolierschicht i2 und der zweiten Isolierschicht 13 wird das Öl in der Umfangsrichtung der Wicklungsstirn geführt und gelangt durch eine weitere um etwa i2o oder i8o oder 36o=-gegen die erste Öffnung i i versetzte Öffnung 14 (vgl. Fig.2) in den Kanal zwischen der Isolierschicht 13 und der Isolierschicht 15. Diese wird durch eine gegen die Öffnung 1q. abermals versetzte Öffnung 16 durchbrochen, die in den Strahlungsschutzring 17 mündet. Sämtliche anderen Wege innerhalb der Stirnisolation werden durch die Distanzklötze 18 abgesperrt (v gl. Fig. 2). Zur Abstützung der Wicklung und der Isolierschichten gegeneinander sind weitere Distanzstücke ig und 20 vorgesehen. Diese sind jedoch durchbrochen bzw. durchsetzen nicht den ganzen freien Abstand zwischen den einzelnen Isolierschichten, so daß an ihnen das Öl in der Umfangsrichtung v orbeiströmen kann. Da die Kriechwege zwischen Wicklungsstirn und leitenden, geerdeten Trägerteilen bzw. Eisenkernjochen in die Umfangsrichtung der Wicklungsstirn verlegt sind, lassen sich diese leicht wesentlich verlängern. Man erzielt also die Verlängerung der Kriechwege nicht durch Vergrößerung des Jochabstandes, wie bei bekannten Anordnungen, sondern lediglich durch die verfügbaren Isolierstrecken längs des Wicklungsumfanges. Die Stirnisolation ist also gegenüber den bekannten Isolationsanordnungen raumsparend und trägt zu einer Verkürzung der Eisenkernschenkellänge bei.
Der Strahlungsschutzring 17 dient zur Verteilung des Öles auf dem ganzen Umfang der Wicklung. Das Öl tritt entweder durch einen um den ganzen Umfang leerumlaufenden Schlitz 21 des Strahlungsringes 17 oder durch einzelne Öffnungen des Strahlungsschutzringes in den axialen Kanal 22 der Scheibenspule 23 in die Wicklung ein. Von hier verteilt sich der Ölstrom auf zwei oder mehrere axiale Kanäle 2.I und 25 der folgenden Scheibenspule 26. Wie Fig. i zeigt, bestreichen die Ölströme 27 und 28 bereits wesentliche Teile der Scheibenspulenoberflächen. Die Ölströme vereinigen sich nun und treten durch den Kanal 29 der Scheibenspulen 30 hindurch. Die Ouerschnitte der axialen Kanäle 24 und 25 «-erden dabei derart gewählt, daß auch durch den Kanal 25 eine nennenswerte ülmenge hindurchtritt. Vorteilhaft wird der Kanal 24 enger gemacht als der Kanal 25. In den darauf folgenden-Scheibenspulen 31 sind die axialen Kanäle in benachbarten Spulen gegeneinander versetzt, so daß sich die durch den Pfeil 32 angedeutete Ölströmung ergibt. Da durch diese Führung des Öles eine wirksame Kühlung der einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Scheibenspulen entsteht, können die Abstände 33 der einzelnen Scheibenspulen gegeneinander bekannten Wicklungsaufbauten gegenüber wesentlich verringert «-erden. Man erhält infolgedessen eine geringere gesamte Wickellänge. Das wirkt sich wieder in einer erheblichen Verkürzung der Länge des Eisenkernschenkels 5 aus. Das gesamte Transformatorgewicht und die äußeren Abmessungen fallen natürlich ebenfalls geringer aus, so daß man bei gleichem Gewicht und bei gleichem Raumbedarf eine größere Leistung unterbringen kann. Die Profilgängigkeit auf der Eisenbahn wird ebenfalls verbessert.
Die konstruktive Durchbildung der Scheibenspulen mit axialen Strömungskanälen gemäß der Erfindung ist äußerst einfach. Man erhält sie, wenn man die Spulen nach Art der bekannten Gitterspulen herstellt, indem man zur Erzeugung der axialen Spulenkanäle an der gewünschten Stelle, nämlich nach einer bestimmten Zahl von Spulenwindungen, beim. Wickelvorgang einen Isolierstoffstreifen mit einwickelt, der mit Distanzklötzen beklebt ist, die entsprechend dem gewünschten lichten Kanalmaß bemessen sind.
Nach Verlassen der Wicklung wird das Öl in dem Strahlungsschutzring 34 gesammelt und tritt durch die Öffnung 35 in die zweite Stirnisolation ein. Hier wird das Öl in ähnlicher Weise auf dem Umfang der Wicklungsstirn geführt, wie für die erste Wicklungsstirn geschildert wurde. Das Öl, das durch die Öffnung 36 die Stirnisolation verläßt, kann zwischen dem Druckring 37 und den Distanzstücken 38 hindurch frei in den Kessel strömen. Aus diesem wird es wieder herausgepumpt und mit einer Umwälzpumpe, gegebenenfalls nach Rückkühlung in einer Rückkühlanlage über die Rohrleitung 6, die die Kesselwand 39 durchdringt, der Wicklung erneut zugeführt.
In ähnlicher Weise kann auch die Ölfüllung bei der Niedervoltwicklung vorgenommen werden. Wenn als Niedervoltwicklung eine aus einzelnen Wicklungsröhren bestehende Lagenwicklung verwendet wird, ergeben sich selbstverständlich nur axiale Kühlkanäle innerhalb der Wicklung. Die Anordnung kann dabei etwa in der aus Fig. i ersichtlichen Weise getroffen werden. Die Niedervoltwicklung, die an sich natürlich auch Hochspannung führen kann, besteht aus den drei Wicklungsröhren 40. Die Kühlkanäle 41 werden auch hier an die höhlen Strahlungsschutzringe 42 angeschlossen. Die Ölzufuhr erfolgt über die Grundrahmenkammer 7 auf dem durch den Pfeil 9 angedeuteten Weg. Bei .49 verläßt das Öl wieder die Wicklung und die Stirnisolation, um bei ölgekühltem Eisenkern unmittelbar in den Transformatorkessel39 einzumünden.
Ist der Eisenkern 5 luftgekühlt und sind die Isoliergehäuse der Wicklungen gegen das C51 abgedichtet, werden selbstverständlich etwa bei -.9 oder an die Öffnungen 36 der Wicklung i Ölleitungen angeschlossen.
Wie Fig. i außerdem erkennen läßt, liegt eine Lage der Niedervoltwicklung .4o unmittelbar auf den festen Isolierstoffen der beiden Wicklungen auf. Diese Anordnung ist in stoßspannungstechnischer Hinsicht günstig.
Außer saugfähigen Isolierstoffen, z. B. Papier oder Preßspan, können für die festen Isolierschichten der Wicklung auch Preßpapier-, Hartpapier- oder Kunstharzzylinder und -kappenringe oder kunstharzgetränkte Isolierstoffe verwendet werden. Die Isolierschichten der Wicklungsstirnen bestehen aus den gleichen Isolierstoffen wie die auf der Wicklungsoberfläche aufliegenden Isolierschichten. Sie können ganz oder teilweise mit diesen Isolierschichten aus einem Stück bestehen. Am besten setzt man in die Isolierschichten der Wicklungsoberfläche an ihren Kanten abgeschrägte oder zugespitzte U-förmige Kappenringe als Stirnisolation ein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Mit festen Isolierstoffen allseitig verschalte Scheibenspulenwicklung für Transformatoren, bei der zur Kühlung der Wicklung durch die Verschalung eine Isolierflüssigkeit hindurchgeleitet wird und bei der die Verschalung an den Wicklungsstirnen so ausgebildet ist, daß dort feste und flüssige Isolierschichten miteinander abwechseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierverschalung auf den inneren und äußeren Mantelflächen der mit Abstand zwischen den einzelnen Scheibenspulen ausgeführten Wicklung fest aufliegt und daß die Scheibenspulen axiale, in bezug auf benachbarte Spulen gegeneinander versetzte Durchtrittskanäle für die Isolierflüssigkeit haben. a. Wicklung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierflüssigkeit in den beiden in geschichtete, feste und flüssige Isolierstoffe aufgeteilten Stirnisolationen im wesentlichen parallel zum Wicklungsumfang strömt. 3. Wicklung nach den Ansprüchen i und z, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierflüssigkeitsstrom zwischen den Eingangsspulen, insbesondere bei durch verstärkt isolierte Eingangsspulen verringertem Spulenabstand, in zwei radiale Teilströme aufgeteilt ist. q.. Wicklung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in einander benachbarten festen Isolierschichten der Wicklungsstirn angeordneten Öffnungen mindestens um eine einem Viertel des Wicklungsumfanges entsprechende Strecke auf dem Umfang der Stirnisolation gegeneinander versetzt sind. 5. Wicklung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß jede Isolierschicht der Stirnisolation zwei um i8o= in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Öffnungen für den Flüssigkeitsstrom hat. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften \r. 55i 148, 564 817, 629 144: österreichische Patentschriften Nr. 83 898, 128 o96; schweizerische Patentschriften Nr. 79 564, 167 281; britische Patentschrift 1r. 416 541; USA.-Patentschriften Nr. 815 729, 1 337 915. 1 585 448, 1 899 720.