EP0102513B1

EP0102513B1 - Trockentransformator mit in Giessharz eingegossenen Wicklungen

Info

Publication number: EP0102513B1
Application number: EP83107410A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. Altmann; Friedrich Alber; Lothar Brzuska; Klaus Seeliger; Walter Schaich
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1982-08-06
Filing date: 1983-07-27
Publication date: 1986-01-22
Also published as: DE3361926D1; NO832374L; NO159893B; US4523171A; JPS5944810A; ATE17617T1; NO159893C; DE3229480A1; EP0102513A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Trockentransformator mit in Gießharz eingegossenen Wicklungen mit als Kühlkanal ausgebildetem Hauptstreukanal und mit mindestens einem zusätzlichen axialen Kühlkanai zwischen den einzelnen koaxial angeordneten Wicklungsteilen einer oder mehrerer Wicklungen. vorzugsweise in der radial außerhalb des Hauptstreukanals liegenden Wick-Jung.
Im Zuge des Ausbaues und der Optimierung von Elektrizitätsverteilungsnetzen ist man häufig bestrebt, die Nennspannung und/oder die Einheitsleistung von Transformatoren zu vergrößern. Dabei werden in vielen Fällen Trockentransformatoren eingesetzt. Deren Einheitsleistung und Nennspannung ist jedoch nach oben begrenzt, weil zum einen Probleme mit der Wärmeabfuhr aus dem Kern und den Wicklungen auftreten und weil zum anderen auch die Stückgewichte der von Gießharz umhüllten Wicklungen sowie der diese einhüllenden Gießharzkörper aus physikalischen und technischen Gründen Begrenzungen unterliegen.
Durch die DE-B-21 04 112 ist bereits eine gießharzisolierte Transformatorwicktung mit innerhalb des Gießharzkörpers liegenden in diesen eingeformten zusätzlichen axialen Kühlkanälen, bekannt. Dieser eine Transformatorwickfung umhüllende Gießharzkörper ist vorzugs weise radial außerhalb des Hauptstreukanals angeordnet. Die Herstellung derartiger Wicklungen umnüllender Gießharzkörper ist jedoch fertigungstechnisch sehr aufwendig. Dies gilt vor allem dann, wenn die radialen Abmessungen der zusätzlichen Kühlkanäle klein gehalten werden. Darüber hinaus wird durch diese bekannte Wicklungsgestaltung an dem gegebenen Verhältnis zwischen dem Stückgewicht der Gießharzkörper und der Nennleistung des Transformators nichts geändert. Im Prinzip ändert sich daran auch dann nichts, wenn die Wicklungen axial in mehrere Teilwicklungen aufgeteilt sind. Bei technisch brauchbaren und ausreichend wirtschaftlichen Transformatorm muß daher die Nennleistung Starker wachsen als das Stückgewicht der Gießharzkörper.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für gießharzisolierte Transformatorwicklungen mit zusätzlichen Kühlkanälen den Wicklungsaufbau so zu gestalten, daß allein durch die Anordnung der Teile Kühlkanäle entstehen und dabei alle Teile unter Anwendung von an sich bekannten Verfahren ohne besondere Schwierigkeiten herstellbar sind und daß trotzdem ohne Erhöhung der Stückgewichte der Gießharzkörper eine wesentliche Erhöhung der maximal möglichen Einheitsleistungen der mit diesem Wicklungsaufbau versehenen Transformatoren gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Trockentransformator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der koaxial angeordneten Wicklungsteile in einer eigenen Gießform mit Gießharz umgossen ist, daß diese Wicklungsteile Querschnittsabmessungen aufweisen, die zwischen einander benachbarten Wicklungsteilen kühlkanalbildende Abstände freihalten, daß in Umfangsrichtung um 180° gegeneinander versetzte Verstärkungen der Gießharzschicht auf dem Außenmantel des äußersten Gießharzkörpers Netzanschlußklemmen und Anzapfklemmen tragen und außerdem axial verlaufende Verbindungsleiter zur Verschaltung der Wicklungsteile aufnehmen und daß die jeweils zur selben Wicklung gehörenden Wicklungsteile durch Einspannen zwischen aiien Wicklungen bzw. Wicklungsteilen gemeinsamen elastischen Klötzen montiert und anschließend vor den Stirnseiten der Gießharzkörper galvanisch miteinander verbunden sind.
Durch die DE-B 2246 235 ist zwar bekannt, die in Gießharz eingeschlossenen -Wicklungen von Transformatoren zwischen allen Wicklungen gemeinsamen elastischen Klötzen einzuspannen. jedoch wird bei dieser bekannten Anordnung eine in radialer Richtung jeweils einstückige Ausführung jeder der Wicklungen des Transformators vorausgesetzt. Diese Voraussetzung erfüllen auch axial unterteilte Wicklungen, deren Teilstücke mechanisch miteinander verbunden sind.
Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die radial außerhalb des Hauptstreukanals liegende einen zusätzlichen Kühlkanal aufweisende Wicklung die Oberspannungswicklung ist und daß die Isolierung des zwischen dem Hauptstreukanal und dem zusätzlichen Kühlkanal liegenden Wicklungsteils für die volle Nennspannung und die Isolierung des außerhalb des zusätzlichen Kühlkanals liegenden Wicklungsteiles für etwa die halbe Nennspannung ausgelegt ist. Dabei sind die Koaxial angeordneten Wicklungsteile dieser Oberspannungswicklung jeweils aus in Reihe geschalteten Einzeispulen so aufgebaut, daß die galvanischen Verbindungen dieser Einzeispulen beim innenliegenden Wicklungsteil in einer von der Eingußöffnung der Gießform gebildeten Leiste auf dem Außenmantel des Gießharzkörpers untergebracht sind, und beim außenliegenden Wicklungsteil in der die Netzanschlußklemmen tragenden Verstärkung des Gießharzkörpers liegen. Hierbei sind diese Wicklungsteile selbst elektrisch in Reihe geschaltet und liegen die Eingangswindungen aller Wicklungsteile räumlich in demselben Wicklungsende.
Nach weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung liegen die zur Verbindung der koaxial angeordneten Wicklungsteile dienenden Wickelleiterenden im Bereich der Stirnseiten der Gießharzkörper in Isolierschläuchen, die während des Gießvorganges gleichzeitig als Dichtung zwischen dem Wickelleiterende und einer Gießform dienen. Bei der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung ist der Querschnitt der Gießharzkörper vorteilhafterweise angenähert ringförmig. Abstützleisten sind nicht erforderlich und würden zudem die elektrische Festigkeit im zugehörigen Kühlkanal ungünstig beeinflussen.
Erfindungsgemäß aufgebaute Trockentransformatoren sind sehr vorteilhaft, denn sie erlauben eine Vergrößerung der Einheitsleistung von gießharzisolierten Transformatoren unter Beibehaltung der zu ihrer Herstellung schon bisher üblichen Fertigungseinrichtungen und Fertigungsverfahren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 ist eine Draufsicht auf eine Wicklungsanordnung.
Figur 2 zeigt die Wicklungsanordnung nach Fig. 1 im achsparallelen Schnitt im Bereich von die Wicklungen haltenden Klötzen,
Figur 3 im Bereich von Netzanschlußklemmen und
Figur 4 im Bereich von Anzapfklemmen.

Um einen lamellierten Eisenkern 1 sind radial von innen nach außen eine Unterspannungswicklung 2 (Wicklung Wl) und eine Oberspannungswicklung (Wicklung WII) aus einem inneren Wicklungsteil 4 sowie einem äußeren Wicklungsteil 5 angeordnet. Die Unterspannungswicklung 2 und der innere Wicklungsteil 4 schließen einen Hauptstreukanal 3, der gleichzeitig als Kühlkanal wirkt, ein. Die koaxial ineinanderstehenden Wicklungsteile 4 und 5 der Oberspannungswickiung flankieren einen zusätzlichen Kühlkanal 6. Im Hinblick auf die bessere Wärmeabfuhr von dem äußeren Wicklungsteil 5 sind in diesem etwas mehr als die Hälfte der Windungen der Oberspannungswicklung angeordnet.
Die Unterspannungswicklung 2 sowie die Wicklungsteile 4 und 5 werden durch mindestens teilweise elastische Klötze 7 in ihrer Einbaulage gehalten, wobei die Klötze 7 einerseits mit Nasen in den Hauptstreukanal 3 und den zusätzlichen Kühlkanal 6 eingreifen und sich andererseits in nicht näher dargestellter Art und Weise an einem auch den Eisenkern des Transformators zusammenhaltenden Preßgestell abstützen. Die elastischen Klötze 7 sind annähernd gleichmäßig auf den Umfang der Unterspannungswicklung 2 sowie der Wicklungsteile 4 und 5 verteilt und bilden mit der Transformatorlängsachse vorzugweise Winkel von etwa 45°.
Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten achsparallelen Schnitte der Wicklungsanordnung zeigen die Anordnung von Netzanschlußklemmen 8 bzw. von Anzapfklemmen 9. In einer Ebene mit den Netzanschlußklemmen 8 sind darüber hinaus Spulenverbindungen 11 zur galvanischen Verbindung der Einzelspulen in den Wicklungsteilen 4 und 5 sowie axial verlaufende Verbindungsleiter zur elektrischen Verschaltung der Wicklungsteile 4.und 5 untergebracht.
Die axial verlaufenden Verbindungsleiter sind bis durch die Stirnseiten aus den Gießharzkörpern hinausgeführt und durch isolierte Brücken 12 zu einer sogenannten Einzellagenschaltung der beiden Wicklungsteile 4 und 5 miteinander verbunden. Dabei dienen zur Gewährleistung -der erforderlichen Isolationsabstände innerhalb des Gießharzkörpers Verstärkungen 10 der Gießharzschicht an dem äußeren Wicklungsteil 5 der Oberspannungswicklung. An dem inneren Wicklungsteil 4 kann zur Unterbringung der Spulenverbindungen 11 erforderlichenfalls ein gleichzeitig von der Gießformeinfüllöffnung mitgeformter, nicht dargestellter Steg Verwendung finden. Die aus den Gießharzkörpern in Achsrichtung durch die Stirnflächen herausgeführten Wickelleiterenden liegen in Schläuchen aus elastischem Isolierwerkstoff, oder aus einem anderen geeigneten Isolierwerkstoff, der gleichzeitig die Abdichtung zwischen den Wickelleitern und der Gießform bewerkstelligt.
Die Netzanschlußklemmen 8 liegen auf an den äußeren Gießharzkörper angegossenen dornartigen Ansätzen und tragen eine Schaltleiste 13, durch die die Oberspannungswicklungen des Transformators, vorzugsweise in Dreiecks-Schaltung, miteinander verbunden sind. Die Brücken 12 dienen zusammen mit den axial verlaufenden Verbindungsleitern innerhalb einer der Verstärkungen 10 zur oben bereits erwähnten Einzellagenschaltung der Wicklungsteile 4 und 5. Durch die Einzellagenschaltung wird über die gesamte Länge des zusätzlichen Kühlkanals 6 eine gleichmäßige Spannungsbelastung in Höhe von etwa der Hälfte der Nennspannung erzwungen. Dabei führt vorzugsweise der Wickungsteil 4 die höhere Spannung, so daß die Isolierung des Wicklungsteiles 5, abgesehen von dem oberspannungsseitigen Netzanschluß nur für die halbe Nennspannung zu dimensionieren ist.
Den Netzanschlußklemmen 8 gegenüber, auf der anderen Seite des äußeren Wicklungsteiles 5 ist eine weitere Verstärkung 10 vorgesehen, auf der in ebenfalls radial vorstehenden Erhöhungen Anzapfklemmen 9 angeordnet sind, die im jeweils spannungslosen Zustand durch Schaltbrücken 14 eine stufenweise Anpassung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators an unterschiedliche Netzbelastungen gestatten. Zur Gewährleistung symmetrischer Feldverteilungen sind dabei die Anzapfwindungen in den mittleren Einzelspulen des äußeren Wicklungsteiles 5 der Oberspannungswicklung vorgesehen. Dabei sind anstelle von zwei auch mehr Anzapfungen möglich.

Claims

1. Trockentransformator mit in Gießharz eingegossenen Wicklungen (WI, WII), mit als Kühlkanal ausgebildetem Hauptstreukanal (3) und mit mindestens einem zusätzlichen axialen Kühlkanal (6) zwischen den einzelnen koaxial angeordneten Wicklungsteilen (4, 5) einer oder mehrerer Wicklungen (WI, WII), vorzugsweise der radial außerhalb des Hauptstreukanals (3) liegenden Wicklung (Wil), dadurch gekennzeichnet,

- daß jeder der koaxial angeordneten Wicklungsteile (4, 5) in einer eigenen Gießform mit Gießharz umgossen ist,

- daß diese Wicklungsteile (4, 5) Querschnittsabmessungen aufweisen, die zwischen einander benachbarten Wicklungsteilen (4, 5) kühlkanalbildende Abstände freihalten,

- daß in Umfangsrichtung um 180° gegeneinander versetzte Verstärkungen (10) der Gießharzschicht auf dem Außenmantel des äußersten Gießharzkörpers (5) Netzanschlußkiemmen (8) und Anzapfklemmen (9) tragen und außerdem axial verlaufende Verbindungsleiter zur Verschaltung der Wicklungsteile (4. 5) aufnehmen und

-- daß die jeweils zur selben Wicklung (WII) gehörenden Wicklungsteile (4, 5) durch Einspannen zwischen allen Wicklungen (WI, Wll) bzw. Wicklungsteilen (4, 5) gemeinsamen elastischen Klötzen (7) montiert und anschließend vor den Stirnseiten der Gießharzkörper galvanisch miteinander verbunden werden.

2. Trockentransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial außerhalb des Hauptstreukanals (3) liegende, einen zusätzlichen Kühlkanal (6) aufweisende Wicklung (WII) die Oberspannungswicklung ist und daß die Iso-Iierung des zwischen dem Hauptstreukanal (3) und dem zusätzlichen Kühlkanal (6) liegenden Wicklungsteils (4) für die volle Nennspannung und die Isolierung des außerhalb des zusätzlichen Kühlkanals (6) liegenden Wicklungsteils (5) für etwa die halbe Nennspannung ausgelegt ist.

3. Trockentransformator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial angeordneten Wicklungsteile (4, 5) in Einzellagenschaitung elektrisch in Reihe ge- ' schaltet sind und dabei die Eingangswindungen aller Wicklungsteile (4, 5) in räumlich benachbarten Wicklungsenden liegen.

4. Trockentransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial angeordneten Wicklungsteile (4, 5) jeweils aus in Reihe geschalteten Einzelspulen aufgebaut sind, und daß die galvanischen Verbindungen dieser Einzelspulen beim innenliegenden Wicklungsteil (4) in einer von der Eingußöffnung der Gießform gebildeten Leiste auf dem Außenmantel des Gießharzkörpers untergebracht sind, und bei außenliegendem Wicklungsteil (5) in. der die Netzanschlußklemmen (8) tragenden Verstärkung (10) des Gießharzkörpers liegen.

5. Trockentransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial angeordneten Wicklungsteile (4, 5) sich in ihrer Einbaulage gegenseitig nicht berühren und Luftisolierstrecken erhalten bleiben.

6. Trockentransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verbindung der koaxial angeordneten Wicklungsteile (4, 5) dienenden Wickelleiterenden im Bereich der Stirnseiten der Gießharzkörper in Isolierschläuchen liegen, die während des Gießvorganges gleichzeitig als Dichtung zwischen dem Wickelleiterende und einer Gießform dienen.

7. Trockentransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Gießharzkörper angenähert ringförmig ist.