EP0073401A1

EP0073401A1 - Kessel für Transformatoren grosser Nennleistung

Info

Publication number: EP0073401A1
Application number: EP82107452A
Authority: EP
Inventors: Erich Dr. Reiplinger
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1981-08-27
Filing date: 1982-08-16
Publication date: 1983-03-09
Also published as: JPS5843504A; DE3133981A1

Abstract

Kesselseitenwände (6) in sehr großen Transformatoren sind üblicherweise durch Schirmwände (9) von dem von den Wicklungen (2) und (3) ausgehenden Streufluß abgeschirmt. Erfindungsgemäß sind die Schirmwände (9) über großflächige kompressible Zwischenlagen (10) auf den Kesselseitenwänden (6) abgestützt und stellen gleichzeitig Dämmwände zur Verminderung der Schallabstrahlung dar, weil die Eigenfrequenz der Schwingungssysteme aus jeweils zwischen den Befestigungsstellen liegenden Teilen der Schirmwände (9) und den zugehörigen Teilen der Zwischenlage (10) kleiner ist als das 0,7fache der Netzfrequenz. Die Anwendung dieser Anordnung ist insbesondere bei Transformatoren mit großen Leistungen wirtschaftlich einsetzbar.

Description

Die Erfindung betrifft Kessel für Transformatoren großer Nennleistung, insbesondere mit Nennleistungen über 10 MVA, mit Flüssigkeitskühlung und mit auf der Innenseite der Kesselseitenwände vorgesehenen magnetisch wirksamen Schirmwänden zur Aufnahme des entlang der Kesselseitenwände auftretenden Streuflusses.
Große flüssigkeitsgekühlte Transformatoren sind Geräuschquellen, deren Schalldruckpegel mit zunehmender Nennleistung ebenfalls zunimmt und bei einer Nennleistung von 1000 MVA in der Größenordnung von 100 dB (A) liegt. Die diese Geräusche verursachenden Schwingungen werden im wesentlichen durch magnetostriktive Bewegungen des Eisenkerns, mit zunehmender Nennleistung und Belastung aber auch durch magnetodynamisch.bedingte Schwingungen der Wicklungen erzeugt und durch die Kühlflüssigkeit auf die Kesselseitenwände übertragen, die diese Schwingungen als Geräusch an die Umgebung abgeben.
Die Kesselseitenwände, insbesondere von Transformatoren für große Nennleistungen tragen in geringem Abstand von ihrer Innenseite Schirmwände zur Aufnahme des vom Eisenkern nicht erfaßten Streuflusses und bewirken dadurch eine thermische Entlastung der Kesselseitenwände. Die Schirmwände werden üblicherweise von Aluminiumplatten oder.aus flachen Schichten senkrecht zur Kesselwand lamellierter Tafeln aus Transformatorblech.dargestellt und haben praktisch keinen Einfluß auf die Geräuschabgabe des Transformators. Der Raum zwischen den Kesselseitenwänden und den Schirmwänden ist zum Transformatorkesselinneren hin offen und dadurch vollständig mit Kühlflüssigkeit angefüllt.
Zur Senkung der vom Transformator an die Umgebung abgestrahlten Geräusche sind bisher, abgesehen von Dämpfungsmaßnahmen an den Eisenkernen selbst, außen um den Transformator Dämmwände errichtet worden. Dies ist jedoch im allgemeinen sehr aufwendig und häufig im Hinblick auf die Aufstellung des Transformators in einer Schaltanlage auch technisch nicht möglich. Die verhältnismäßig großen Schalldruckpegel, insbesondere bei großen Transformatoren, erforderten daher siedlungsferne Aufstellungsorte.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für Transformatoren mit großen Nennleistungen, deren Induktion beispielsweise im Hinblick auf zulässige Transportabmessungen nicht zu vermindern ist, eine Kesselausführung zu schaffen, die vom Eisenkern magnetostriktiv und von den Wicklungen magnetodynamisch erzeugte Schwingungen spürbar dämmt und dadurch eine freizügigere Anwendung von Großtransformatoren erlaubt.
Diese Aufgabe wird bei einem Kessel, auf dessen Seitenwänden innen magnetisch wirksame Schirmwände vorgesehen sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schirmwände über großflächige kompressible Zwischenlagen auf den Kesselseitenwänden abgestützt und gleichzeitig Dämmwände zur Verminderung der Schallabstrahlung über die Kesselseitenwände darstellen und daß die Eigenfrequenz der Schwingungssysteme aus jeweils zwischen den Befestigungsstellen liegenden Schirmwandteilen und dem zugehörigen Teil der Zwischenlage kleiner ist als das 0,7-fache der Netzfrequenz. Dabei ist zweckmäßig unabhängig von den Kesselabmessungen jeweils in Höhe der unteren und der oberen Wicklungsstirnflächen eine Reihe von Befestigungspunkten zur Verbindung der Schirmwand mit der Kesselseitenwand angeordnet und ist ausgehend von dieser Konfiguration die Lage von weiteren Befestigungspunkten bestimmt.
Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung ist der maximale Abstand der jeweils randnächsten Befestigungspunkte vom Rand der Schirmwand kleiner als 100 mm und ist die Zwischenlage als Noppenteppich aus elastischem Werkstoff oder aus geschäumten Kunststoff mit einer Vielzahl von feinverteilten hermetisch abgeschlossenen Gasblasen ausgeführt. Hierbei ist als Werkstoff ein elastischer Kunststoff, beispielsweise synthetischer Acryl-Nitrilkautschuk, mit hoher innerer Dämpfung verwendet.
Die erfindungsgemäße Anordnung von Kesselseitenwand und Schirmwand mit kompressiblem Zwischenlagen ist sehr vorteilhaft, da sie-ohne besonderen Raumbedarf und mit nur geringfügig erhöhtem Werkstoffeinsatz eine deutliche Verringerung des Schalldruckpegels auf der Außenseite der Transformatorkesselwände ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen flüssigkeitsgekühlten Transformator.
Fig. 2 zeigt eine Einzelheit aus Fig.1 in größerem Maßstab.

Um einen in üblicher Weise aus lamellierten Blechen aufgebauten meist mehrschenkligen Kern 1 sind eine Unterspannungswicklung 2 und einer Oberspannungswicklung 3 mit Wicklungsstirnflächen 4 angeordnet. Der Kern 1, die Unterspannungswicklung 2 und die Oberspannungswicklung 3 bilden zusammen den Aktivteil des Transformators und sind in nicht näher dargestellter Art und Weise in einem Kessel mit einem Boden 5, Kesselseitenwänden 6 und einem Deckel 7 aufgestellt. Der Kessel ist vollständig mit einer Kühl- und Isolierflüssigkeit 8, üblicherweise. Transformatoröl, gefüllt.
Auf der Innenseite der Kesselseitenwände 6 sind den Oberspannungswicklungen 3 gegenüberliegende magnetisch wirksame Schirmwände 9.vorgesehen, die die sie tragende Kesselseitenwand 6 jeweils von dem auf sie zu verlaufenden aus den Wicklungsstirnflächen 4 austretenden Streufluß abschirmen. Die Schirmwände 9 sind üblicherweise entweder aus senkrecht zur Kesselseitenwand 6 stehenden Lamellen aus Transformatorblech oder aus massiven Aluminiumplatten hergestellt und im Abstand von etwa der doppelten Kesselseitenwandstärke an der ihnen jeweils zugeordneten Kesselseitenwand 6 befestigt. Auch der Zwischenraum zwischen den Schirmwänden 9 und den Kesselseitenwänden 6 ist normalerweise von Isolierflüssigkeit 8 ausgefüllt.
Im Betriebszustand des Transformators schwingt der Kern infolge Magnetostriktion mit der doppelten Netzfrequenz und verursacht dadurch Druckschwankungen in der praktisch inkompressiblen Isolierflüssigkeit 8 durch die unter anderem auch die Kesselseitenwände 6 in Schwingungen versetzt werden und_dadurch als Geräuschabstrahler wirken.
Beim Betrieb der Transformatoren schwingen infolge ihrer magnetodynamischen Belastung auch die Wicklungen 2 und 3, wobei die durch diese Schwingungen in die Isolierflüssigkeit 8 eingeleitete Schwingungsleistung bei sehr großen Transformatoren beim Betrieb nahe ihrer Nennleistung größer sein kann als die von den magnetostriktiv bedingten Kernschwingungen ausgehende Schwingungsleistung. Auch die Schwingungen der Wicklungen 2 und 3 erfolgen mit doppelter Netzfrequenz und werden nach Übertragung durch die Isolierflüssigkeit 8 von den Kesselseitenwänden 6 als hörbarer Ton seitlich abgestrahlt.
In der dargestellten Anordnung ist die Isolierflüssigkeit 8 aus dem Raum zwischen den Kesselseitenwänden 6 und den Schirmwänden 9 durch eine in sich kompressible Zwischenlage 10 verdrängt. Diese Kompressibilität der Zwischenlage 10 ist durch Einschlüsse von Gasblasen in der Zwischenlage 10 selbst oder an den Berührungsebenen der Zwischenlage 10 mit der Kesselseitenwand 6 bzw. der Schirmwand 9 gewährleistet. Durch ihre Kompressibilität hat die Zwischenlage 10 eine Federcharakteristik, deren Kennlinie auf die Masse der zugehörigen Schirmwand 9 und die eigene Masse so abgestimmt ist, daß die Eigenfrequenz des Schwingungssystems aus jeweils zwischen benachbarten Befestigungsstellen liegenden Schirmwandteilen und dem zugehörigen Teil der Zwischenlage kleiner ist als das 0,7-fache der Netzfrequenz.
Je eine Reihe'von Befestigungspunkten zwischen der Schirmwand 9 und der zugehörigen Kesselseitenwand 6 liegt in Höhe der oberen und unteren Wicklungsstirnflächen 4, wobei ihr Abstand zum Rand der Schirmwand 9 kleiner ist als 100 mm. Darüberhinaus erforderliche Befestigungspunkte für die Schirmwand 9 werden rechnerisch so ermittelt, daß durch ihre Anordnung die Eigenfrequenz der zwischen benachbarten Befestigungspunkten liegenden Schirmwandteile genügend klein ist.

Claims

1. Kessel für Transformatoren großer Nennleistung, insbesondere mit Nennleistungen über 10 MVA, mit Flüssigkeitskühlung und mit auf der Innenseite der Kesselseitenwände vorgesehenen, magnetisch wirksamen Schirmwänden zur Aufnahme des entlang der Kesselseitenwände auftretenden Streuflusses, dadurch gekennzeichnet

- daß die Schirmwände (9) über großflächige kompressible Zwischenlagen (10) auf den Kesselseitenwänden (6) abgestützt sind und gleichzeitig Dämmwände zur Verminderung der'Schallabstrahlung über die Kesselseitenwände (6) darstellen,

- daß die Eigenfrequenz der Schwingungssysteme aus jeweils zwischen den Befestigungsstellen liegenden Teilen der Schirmwände (9) und dem zugehörigen Teil der Zwischenlage- (10) kleiner ist als das 1/2 ·

-fache der Netzfrequenz.

2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß unabhängig von den Kesselabmessungen jeweils in Höhe der unteren und der oberen Wicklungsstirnflächen (4) eine Reihe von Befestigungspunkten zur Verbindung der Schirmwand (9) mit der Kesselseitenwand (6) angeordnet ist und daß ausgehend von dieser Konfiguration die Lage von weiteren Befestigungspunkten bestimmt ist.

3. Kessel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der maximale Abstand der jeweils randnächsten Befestigungspunkte vom Rand der Schirmwand (9) kleiner ist als 100 mm.

4. Kessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenlage (10) als Noppenteppich aus elastischem Werkstoff ausgeführt ist.

5. Kessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenlage (10) eine Vielzahl von fein verteilten, hermetisch abgeschlossenen Gasblasen enthält.

6. Kessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenlage aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise synthetischen Acryl-Nitrilkautschuk, mit hoher innerer Dämpfung besteht.