EP0061608A1 - Air-cooled dry type transformer or inductance - Google Patents
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Definitions
- network transformers which have a high-voltage and a low-voltage winding.
- the windings are usually wound from copper wire and cast in casting resin under vacuum.
- Axially arranged air channels allow the cooling air to rise from the bottom to the top and ensure sufficient cooling of the windings of the known dry-type transformers.
- the cooling channels between high-voltage and low-voltage windings not only have the task of transporting the cooling air, but they also have the task of isolating the windings from one another and from the core.
- the clear width of the cooling channels is matched to the insulation task; it would easily be possible to dimension the cooling ducts narrower if only air cooling had to be taken into account.
- the screen When designing and installing the screen, care must be taken to ensure that the screen does not form a winding in itself, but has an interruption in conductivity over its entire height. This can be done, for example, through a narrow slot that extends from top to bottom.
- the screen is preferably designed such that it has overlapping, mutually insulated side edges in the region of the interruption.
- FIG. 1 shows a phase section 1 of a dry transformer in a partially sectioned side view, the outer dimensions of which are essentially the same as those of the applicant's known network transformers.
- the phase part 1 is provided with pulled out connections 2, 3, in which the connection electrodes 4 are protected.
- the electrodes 4 are electrically connected to the high-voltage winding 5 consisting of individual sections High-voltage winding 5 arranged around the core 6 and embedded in a solidified casting compound 7.
- an undervoltage winding 8 is also provided around the core 6, which is also cast into a corresponding casting compound 9 in a manner known per se.
- cooling channels 10 and 11 run axially and circumferentially around the core, namely between the upper and lower voltage winding and between undervoltage winding 8 and core 6. This configuration essentially corresponds to the prior art.
- an electrically conductive, non-magnetic shield 14 is arranged in the inner jacket of the high-voltage winding of the phase part 1, but a narrow gap (gap 23) is provided in the shield, which extends from top to bottom, so that there is a conductivity interruption extending over the entire height (see FIG. 3).
- the screen 14 lies firmly against the inside of the casting compound 7, which forms a cylindrical hollow jacket around the high-voltage winding assigned to it.
- the screen is made from a fine metal wire mesh, this mesh is cast onto the casting compound or cast into it.
- the metal mesh for example, consists of a fine copper wire with a mesh size of 1 - 2 mm mesh size.
- the mesh size is not critical, but is primarily determined by predetermined, commercially available materials. Its upper limit is the electrical potential penetration, as is known per se to the person skilled in the art with such shields.
- FIG. 3 shows an umbrella 14 in isolation. It can be seen that the umbrella 14 is an approximately cylindrical structure with open base sides. The sheath is formed by a fine metal wire mesh. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the jacket edges 20, 21 lie somewhat apart (not overlapping), so that a narrow gap 23 is formed. It can also be seen from FIG. 3 that a potential ring 24, 25 forms the upper and lower end of the screen 4, which is soldered to the fabric material. This potential ring, the contour of which can also be seen in FIG. 2, ensures that the stepping potential at the foot and at the end of the winding is kept as small as possible. For example, it consists of 2 - 3 mm thick round copper wire.
- the screens 14, 15, 16 are firmly connected on one side to the casting compound, so that no cavities can form on this side which could impair the effect.
- the built-in screens allow the clear width of the air ducts to be significantly reduced, in some cases up to half, compared to transformers with the same voltage.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Trockentransformator oder eine luftgekühlte Drosselspule mit wenigstens einer um den Kern angeordneten, in eine erstarrte Vergußmasse eingegossenen Wicklung und axial verlaufenden Kühlkanälen zwischen den Wicklungen und/oder Wicklung und Kern.The invention relates to an air-cooled dry transformer or an air-cooled choke coil with at least one winding arranged around the core, cast into a solidified casting compound, and axially extending cooling channels between the windings and / or winding and core.
Aus der Firmendruckschrift der Anmelderin "Resitra Netztransformatoren", Druckwerk 78 TFE-2D, sind Netztransformatoren bekannt, die eine Hochspannungs- und eine Niederspannungswicklung aufweisen. üblicherweise sind die Wicklungen aus Kupferdraht gewickelt und unter Vakuum in Gießharz eingegossen. Axial angeordnete Luftkanäle lassen die Kühlluft von unten nach oben steigen und sorgen für eine ausreichende Kühlung der Wicklungen der bekannten Trockentransformatoren.From the company publication of the applicant "Resitra Netztransformatoren", printing unit 78 TFE-2D, network transformers are known which have a high-voltage and a low-voltage winding. The windings are usually wound from copper wire and cast in casting resin under vacuum. Axially arranged air channels allow the cooling air to rise from the bottom to the top and ensure sufficient cooling of the windings of the known dry-type transformers.
Die Kühlkanäle zwischen Oberspannungs- und Unterspannungswicklung haben bei den Transformatoren gemäß Stand der Technik nicht nur die Aufgabe, die Kühlluft zu transportieren, sondern sie haben auch die Aufgabe, die Wicklungen gegeneinander und gegenüber dem Kern zu isolieren. Die lichte Weite der Kühlkanäle ist dabei abgestimmt auf die Isolationsaufgabe; es wäre ohne weiteres möglich, die Kühlkanäle enger zu dimensionieren, wenn nur die Luftkühlung berücksichtigt werden müßte. Es sei als Beispiel genannt: Bei einer Betriebsspannung der Oberspannungswicklung von 30 kV ist eine lichte Weite von ungefähr 25 mm erforderlich, während allein für die Luftkühlungsaufgabe eine lichte Weite von etwa 10 mm ausreichend wäre. Dieses Zahlenbeispiel soll aber nicht einschränkend verstanden sein.In the case of the transformers according to the prior art, the cooling channels between high-voltage and low-voltage windings not only have the task of transporting the cooling air, but they also have the task of isolating the windings from one another and from the core. The clear width of the cooling channels is matched to the insulation task; it would easily be possible to dimension the cooling ducts narrower if only air cooling had to be taken into account. Let me give you an example: At a company voltage of the high-voltage winding of 30 kV, a clear width of approximately 25 mm is required, whereas a clear width of approximately 10 mm would be sufficient for the air cooling task alone. However, this numerical example should not be understood as restrictive.
Es stellt sich demnach die Aufgabe, die bekannten Trockentransformatoren und entsprechend gebaute luftgekühlte Drosselspulen so zu bauen, daß bei gleichen äußeren Abmessungen eine höhere Betriebsspannung angelegt werden kann bzw. daß bei gleichen Betriebsspannungen kleinere äußere Abmessungen möglich sind.It is therefore the task of building the known dry-type transformers and appropriately built air-cooled choke coils so that a higher operating voltage can be applied with the same external dimensions or that smaller external dimensions are possible with the same operating voltages.
Diese technische Aufgabe wird gelöst bei Trockentransformatoren oder Drosselspulen der eingangs genannten Art, die folgende Merkmale aufweisen:
- - Wenigstens ein geerdeter, elektrisch leitfähiger, unmagnetischer Schirm ist zwischen wenigstens je zwei Wicklungen und /oder zwischen der kernächsten Wicklung und Kern, den Kern zirkumferential umfassend oder fast umfassend, über die Wicklungshöhe reichend, angeordnet,
- - der Schirm liegt wenigstens einseitig an einem kompakten, einer Wicklung zugeordneten und an einen Luftkanal grenzenden, richtig dimensionierten, Gußmassen-Mantel fest an oder ist dort in die Vergußmasse eingegossen,
- - wenn vorhanden, ist wenigstens die Innenseite (Luftkanalseite) der Oberspannungswicklung mit einem Schirm versehen..
- At least one grounded, electrically conductive, non-magnetic shield is arranged between at least two windings and / or between the winding closest to the core and the core, the core being circumferential or almost comprehensive, reaching over the winding height,
- the screen lies at least on one side against a compact, correctly dimensioned casting compound jacket which is assigned to a winding and adjoins an air duct, or is cast there in the casting compound,
- - If available, at least the inside (air duct side) of the high-voltage winding is provided with a screen.
Durch den geerdeten Schirm wird verhindert, daß eine sehr hohe Spannung über dem Luftspalt steht. Die Spannung wird vielmehr erniedrigt, so daß der Luftspalt nicht mehr maßgebend als Isolationsstrecke dienen muß. Insgesamt werden damit die vorstehend genannten Aufgaben erfüllbar.The grounded shield prevents a very high voltage from being present across the air gap. Rather, the voltage is reduced, so that the air gap no longer has to serve decisively as an insulation section. Overall, the above-mentioned tasks can thus be fulfilled.
Bei der Konstruktion und dem Einbau des Schirmes muß darauf geachtet werden, daß der Schirm in sich keine Wicklung bildet, sondern auf seiner ganzen Höhe eine Leitfähigkeitsunterbrechung aufweist. Das kann beispielsweise geschehen durch einen schmalen, von oben nach unten reichenden Schlitz. Vorzugsweise wird jedoch der Schirm so ausgeführt, daß er im Bereiche der Unterbrechung sich überlappende, voneinander isolierte Seitenkanten aufweist.When designing and installing the screen, care must be taken to ensure that the screen does not form a winding in itself, but has an interruption in conductivity over its entire height. This can be done, for example, through a narrow slot that extends from top to bottom. However, the screen is preferably designed such that it has overlapping, mutually insulated side edges in the region of the interruption.
Zur Vergleichmäßigung des Potentials der Wicklungen am Fuß und Kopf der Wicklungen können sogenannte Potentialringe vorgesehen werden, die den Abschluß des Schirmes nach oben oder unten bilden. Weitere Merkmale, die aus weiteren Unteransprüchen hervorgehen, werden in der Beschreibung erläutert.To equalize the potential of the windings at the foot and head of the windings, so-called potential rings can be provided, which form the end of the shield upwards or downwards. Further features that emerge from further subclaims are explained in the description.
Die Beschreibung erfolgt anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
- Figur 1 Durchschnitt durch einen Phasenteil eines Trockentransformators;
- Figur 2 einen Schnitt durch den Transformator gemäß II...II;
Figur 3 in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines für die Durchführung der Erfindung bestimmten Schirmes.
- Figure 1 average through a phase portion of a dry type transformer;
- Figure 2 shows a section through the transformer according to II ... II;
- 3 shows a side view of an embodiment of a screen intended for carrying out the invention.
In Figur 1 ist in teilweise geschnittener Seitenansicht ein Phasenteil 1 eines Trockentransformators dargestellt, das in seiner äußeren Abmessung einem der bekannten Netztransformatoren der Anmelderin im wesentlichen gleicht. Der Phasenteil 1 ist mit herausgezogenen Anschlüssen 2, 3 versehen, in denen geschützt die Anschlußelektroden 4 liegen. Die Elektroden 4 sind elektrisch verbunden mit der aus einzelnen Abschnitten bestehenden Oberspannungswicklung 5. Wie bekannt, ist die Oberspannungswicklung 5 um den Kern 6 herum angeordnet und in eine erstarrte Vergußmasse 7 eingebettet. Zur Kernmitte folgend ist weiterhin um den Kern 6 eine Unterspannungswicklung 8 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise ebenfalls in einen entsprechende Vergußmasse 9 eingegossen ist.FIG. 1 shows a phase section 1 of a dry transformer in a partially sectioned side view, the outer dimensions of which are essentially the same as those of the applicant's known network transformers. The phase part 1 is provided with pulled out
Außerdem verlaufen Kühlkanäle 10 bzw. 11 axial und zirkumferential um den Kern, und zwar zwischen der Ober-und Unterspannungswicklung sowie zwischen Unterspannungswicklung 8 und Kern 6. Diese Konfiguration entspricht im wesentlichen noch dem Stand der Technik.In addition,
Abweichend von dem Stand der Technik ist bei dem vorliegenden Trockentransformator im inneren Mantel der Oberspannungswicklung des Phasenteils 1 ein elektrisch leitfähiger, unmagnetischer Schirm 14 angeordnet, wobei jedoch in dem Schirm eine schmale Lücke (Spalt 23) vorgesehen ist, die von oben nach unten reicht, so daß eine über die gesamte Höhe reichende Leitfähigkeitsunterbrechung gegeben ist (vergl. Fig. 3). Der Schirm 14 liegt im vorliegenden Falle fest an der Innenseite der Vergußmasse 7 an, die einen zylindrischen Hohlmantel um die ihr zugeordnete Oberspannungswicklung bildet. Wird, wie vorzugsweise vorgesehen, der Schirm aus einem feinen Metalldrahtgewebe hergestellt, so wird dieses Gewebe mit an die Vergußmasse angegossen bzw. in diese eingegossen. Das Metallgewebe besteht beispielsweise aus einem feinen Kupfer-Draht mit einer Maschenweite von 1 - 2 mm Maschenweite. Die Maschenweite ist jedoch nicht kritisch, sondern wird in erster Linie durch vorgegebene, käuflich erhältliche Materialien bestimmt. Sie findet nach oben ihre Grenze in der elektrischen Potentialdurchdringung, wie dies dem Fachmann an sich bei derartigen Abschirmungen bekannt ist.In contrast to the prior art, in the present dry transformer an electrically conductive,
Anstelle eines Metalldrahtgewebes kann der Schirm auch auf die Innenseite der Vergußmassen-Mantelung aufgalvanisiert sein, dort aufgeklebt oder anderweitig aufgetragen sein. Anstelle eines Reinmetall-Schirmes können auch entsprechende Legierungen verwendet werden; auch andere leitfähige Materialien, wie Graphit, sind geeignet. Die leitfähige Beschichtung kann mit Perforationen oder Unterbrechungen versehen sein, beispielsweise, um die Haftung zu verbessern. In jedem Falle muß eine ausgewogene Verteilung zwischen offenen und geschlossenen Bereichen gegeben sein, wobei der Fachmann durch einfaches Experimentieren eine entsprechende Konfiguration finden kann.Instead of a metal wire mesh, the screen can also be galvanized on the inside of the encapsulation compound, glued there or applied in some other way. Corresponding alloys can also be used instead of a pure metal screen; other conductive materials such as graphite are also suitable. The conductive coating can be perforated or interrupted, for example to improve adhesion. In any case, there must be a balanced distribution between open and closed areas, and the person skilled in the art can find a corresponding configuration by simple experimentation.
Wie sich aus der Figur 1 ferner ergibt, ist in diesem Ausführungsbeispiel auch die Unterspannungswicklung 8 beidseitig an dem aus der Vergußmasse gebildeten Mantel 9' mit weiteren Schirmen 15, 16 versehen, die ebenfalls fest an der Vergußmasse anliegen und jeweils an Luftkanäle, hier Luftkanäle 10, 11 angrenzen. Zu bemerken ist, daß der Schirm 16 zwischen Wicklung und Kern angebracht ist. Ein weiteres wesentliches Merkmal der schirme 14 - 16 ist, daß sie an einem gemeinsamen Erdpotential angelegt sind, welches durch eine nach außen geführte Litze 17 mit Anschluß elektrisch mit einer entsprechenden Erdleitung zu verbinden ist. Die Litze 17 ist über einen Kabelschuh 18 mit dem Schirm 14 bzw. 15 bzw. 16 verbunden. Die Schirme sind auch noch untereinander verbunden, wobei diese Verbindungen jedoch nicht im einzelnen dargestellt sind. Die Schirme 14, 15, 16 sind selbstverständlich nicht mit den Wicklungen verbunden!As can also be seen from FIG. 1, in this exemplary embodiment the undervoltage winding 8 is also provided on both sides on the
In der Figur 2 ist ersichtlich, daß der Schirm 14 praktisch einen Bogen von 360° beschreibt, wobei im überlappungsbereich 20 sich die Seitenkanten etwa 10 - 20 mm überlappen, jedoch voneinander isoliert sind. Diese Anordnung soll auf der einen Seite eine vollständige Rundum-Abschirmung gewährleisten, während gleichzeitig keine weitere Spule dabei entstehen kann. Die Einzelheiten der Wicklungen sind in den Figuren nicht dargestellt.In FIG. 2 it can be seen that the
Figur 3 stellt isoliert einen Schirm 14 dar. Es ist erkennbar, daß der Schirm 14 ein etwa zylindrisches Gebilde mit offenen Grundseiten ist. Der Mantel wird durch ein feines Metalldrahtgewebe gebildet. Die Mantelkanten 20, 21 liegen im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 etwas voneinander entfernt (nicht überlappend), so daß sich ein schmaler Spalt 23 bildet. Weiterhin ist aus der Figur 3 ersichtlich, daß je ein Potentialring 24, 25 den oberen und unteren Abschluß des Schirmes 4 bildet, der mit dem Gewebematerial verlötet ist. Dieser Potentialring, dessen Kontur auch aus Figur 2 erkennbar ist, sorgt dafür, daß das Steupotential am Fuß und am Ende der Wicklung möglichst kleingehalten wird. Er besteht beispielsweise aus 2 - 3 mm starkem rundem Kupferdraht.FIG. 3 shows an
Wesentlich erscheint es, daß die Schirme 14, 15, 16 einseitig fest anliegend mit der Vergußmasse verbunden sind, so daß auf dieser Seite sich keine Hohlräume bilden können, die die Wirkung beeinträchtigen könnten. Wie Messungen zeigen, lassen es die eingebauten Schirme zu, daß die lichte Weite der Luftkanäle wesentlich, teilweise bis über die Hälfte, verkleinert werden gegenüber Transformatoren mit gleicher Spannung.It appears essential that the
Claims (8)
gekennzeichnet durch
wenigstens einen geerdeten, elektrisch leitfähigen, unmagnetischen Schirm (14; 15; 16), der zwischen wenigstens je zwei Wicklungen (5; 8) und/oder zwischen der kernnächsten Wicklung (8) und Kern (6) den Kern zirkumferential umfassend oder fast umfassend, über die Wicklungshöhe reichend, angeordnet ist, welcher Schirm (14; 15; 16) wenigstens einseitig an einem kompakten, einer Wicklung zugeordneten, an einen Luftkanal grenzenden Vergußmassen-Mantel (9') fest anliegt oder dort in die Vergußmasse eingegossen ist, wobei, wenn vorhanden, wenigstens die Innenseite (Luftkanalseite) der Oberspannungswicklung mit einem Schirm (14) versehen ist.1. Air-cooled dry-type transformer or air-cooled choke coil with at least one winding arranged around the core, cast into a solidified casting compound, and axially extending cooling channels between the windings and / or winding and core,
marked by
at least one grounded, electrically conductive, non-magnetic shield (14; 15; 16) which, between at least two windings (5; 8) and / or between the closest winding (8) and core (6), comprises the core circumferentially or almost completely , reaching over the winding height, is arranged, which screen (14; 15; 16) at least on one side is firmly attached to a compact potting compound jacket (9 ') associated with a winding and adjoins an air duct, or is cast there into the potting compound, whereby , if present, at least the inside (air duct side) of the high-voltage winding is provided with a screen (14).
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Effective date: 19830913 |
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RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: DEN HARTOG, PETRUS F. Inventor name: VAN DER VEGT, JACOBUS F.H. |