EP0342468A1 - Spulenwicklung - Google Patents

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EP0342468A1
EP0342468A1 EP89108240A EP89108240A EP0342468A1 EP 0342468 A1 EP0342468 A1 EP 0342468A1 EP 89108240 A EP89108240 A EP 89108240A EP 89108240 A EP89108240 A EP 89108240A EP 0342468 A1 EP0342468 A1 EP 0342468A1
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EP
European Patent Office
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electrical conductor
optical waveguide
longitudinal groove
coil winding
insulation
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EP89108240A
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Pierre Boss
Andreas Peter
Hanspeter Dr. Schad
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402—Association of measuring or protective means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402—Association of measuring or protective means
    • H01F2027/406—Temperature sensor or protection

Definitions

  • the invention relates to a coil winding made of an electrical conductor provided with insulation, which is monitored with an optical waveguide for the purpose of a distributed temperature measurement.
  • DTS temperature sensors
  • the temperature sensor must also be inserted into the coil in a suitable manner. It is not sufficient to wind the optical fiber around the coil afterwards, but you have to integrate it directly into the electrical conductor in the form of a combination of optical fibers and electrical conductors and then use them to produce the coil.
  • the optical waveguide must be well protected from mechanical loads and must also be integrated so that it can withstand the inevitable thermal expansion of the electrical conductor during operation.
  • the object of the invention is to provide a coil winding from an electrical conductor provided with insulation, which is monitored with an optical waveguide for the purpose of a distributed temperature measurement, in which coil winding there is good thermal contact between the two conductors, the temperature distribution in the coil winding is accurate can be measured and the optical waveguide is protected against mechanical overload.
  • the solution is that the electrical conductor has a longitudinal groove on the inside under the insulation, and that the optical waveguide is loose lies in the longitudinal groove and that the optical waveguide has an excess length in relation to the electrical conductor, which is sufficient to protect it from excessive expansion in the event of strong thermal expansion of the electrical conductor.
  • the optical waveguide is first loosely inserted into the longitudinal groove of the electrical conductor, then the electrical conductor is wound onto an auxiliary drum with a drum radius r T such that the longitudinal groove with the inserted optical waveguide comes to lie on the outside and finally the electrical conductor is wound from the auxiliary drum to the coil winding so that the longitudinal groove comes to lie on the inside of the electrical conductor.
  • optical waveguide is connected to the electrical conductor to form a conductor combination in which the optical waveguide has an excess length compared to the electrical conductor at room temperature, with which it compensates for the large thermal expansion of the electrical conductor at the working temperature can.
  • FIG. 1a shows a plan view
  • FIG. 1b shows a cross section
  • FIG. 1c shows a longitudinal section of a section of a coil winding according to the invention.
  • identical parts are provided with the same reference symbols.
  • the electrical conductor 1 has a longitudinal groove 3 in which an optical waveguide 2, e.g. an Allsilica fiber.
  • an optical waveguide 2 e.g. an Allsilica fiber.
  • the electrical conductor 1 and the optical waveguide 2 lying in the longitudinal groove 3 are wrapped with paper insulation 4.
  • the electrical conductor 1, which is part of a coil winding is curved. It lies on a circle with a radius r S (coil radius).
  • the coil radius r S is measured from a center of the coil winding to a central plane M of the band-shaped electrical conductor 1.
  • the longitudinal groove 3 lies on an inside of the electrical conductor 1 or the coil winding.
  • the optical waveguide 2 lies loosely in the longitudinal groove 3. In addition, it has an excess length in relation to the electrical conductor 1, ie it is not on a straight line in the longitudinal groove 3 but on a serpentine line. In other words, if one cut out a full turn of the coil winding, stretched the electrical conductor 1 and the optical waveguide 2, then the optical waveguide 2 would be an excess length L longer than the electrical conductor 1.
  • the dimensions of the longitudinal groove 3 are of central importance.
  • a first important point is that it is arranged asymmetrically with respect to the central plane M of the electrical conductor 1. That is, it does not penetrate substantially beyond the central plane M.
  • the aim of the condition mentioned is that an axis A of an optical waveguide 2 lying in the longitudinal groove 3 has a minimum distance d from the central plane M.
  • the longitudinal groove 3 penetrates straight to the central plane M, so that the distance d corresponds to just half the diameter of the optical waveguide 2.
  • the straight longitudinal groove 3 has transverse dimensions which make it possible to accommodate the excess length of the optical waveguide 2 in the form of a serpentine line. Therefore, it should preferably be two to five times as wide as the diameter of the optical waveguide 2. In the same sense, it should be about one to two times as deep as the diameter of the optical waveguide 2. In any case, it must be ensured that the optical waveguide 2 can be freely moved in the longitudinal groove 3 and that it is not clamped in any way (e.g. by the insulation).
  • the paper insulation 4 ensures that the optical waveguide 2 cannot come out of the longitudinal groove 3. Even if the optical waveguide 2 is not in surface contact with the electrical conductor 1, there is thermal contact between the two conductors, whether because the optical waveguide 2 is surrounded on three sides by the electrical conductor 1 or because of the coil winding is immersed in an oil bath.
  • the relative excess length which is necessary in order to protect the optical waveguide against mechanical stress given the large thermal expansion of the electrical conductor can be determined as follows.
  • Table I shows typical materials and their expansion when the temperature rises from 0 to 300 o C: Table I Thermal expansion of quartz glass, copper and aluminum between 0 - 300 ° C. Quartz glass 0.19 10 ⁇ 3 copper 5.2 10 ⁇ 3 Alumnium 7.7 10 ⁇ 3 It follows that a relative excess length ⁇ L L should be at least about 0.001, preferably about 0.005.
  • the excess length leads to a meandering of the optical waveguide 2, if the excess length is too large, the local curvature (micro-macrobending) of the optical waveguide 2 may be so great that bending-related damping occurs, i.e. that light is coupled out.
  • a coil winding according to the invention was produced from a copper strip 2.5 mm thick and 12 mm wide.
  • the longitudinal groove 3, which was attached to the inside of the copper tape, was 1.2 mm wide and just as deep.
  • the longitudinal groove 3 thus just penetrated up to the central plane M.
  • the glass fiber lying loosely in the longitudinal groove had a diameter of approximately 0.6 mm.
  • the copper tape was wrapped with paper insulation. The entire coil winding was immersed in an oil bath.
  • the effective temperature along the copper strip was measured with a DTS measurement. It was clearly the first time see how periodically the temperature profile rises and falls with the turns. It was also possible to see how the mean value of the temperature profile increased slightly from the turns in the oil bath to the top.
  • the electrical conductor 1 is already provided with a longitudinal groove according to the invention. In this first loose, i.e. without tension, the optical fiber 2 inserted. The electrical conductor 1 and the optical waveguide 2 are then wrapped with paper insulation 4. This conductor combination is now wound onto an auxiliary drum in such a way that the longitudinal groove 3 comes to lie on the outside.
  • the optical waveguide 2 Since the axis A of the optical waveguide 2 lies further outwards from the central plane M by a distance d, the optical waveguide lies on a somewhat larger circle than the electrical conductor.
  • the conductor combination is unwound from the auxiliary drum 5 and wound to the coil winding 6.
  • the winding sense must be inverted, ie the coil winding 6 is wound so that the longitudinal groove 3 of the electrical conductor 1, which was on the outside of the auxiliary drum 5, comes to lie on the inside of the coil winding 6.
  • the optical waveguide 2 lies on a straight line in the longitudinal groove 3.
  • an excess length is created for the first time and when the coil winding is wound, an excess length is produced for the second time.
  • the excess length is determined solely by the asymmetrical longitudinal groove 3, i.e. created the distance d.
  • the method according to the invention results in a relative excess length ⁇ L L from
  • the relative excess length L L is defined by a length difference L between the optical waveguide and the electrical conductor 1 in relation to a length L of the electrical conductor 1.
  • the distance d was defined in connection with FIG. 1b.
  • r T denotes the drum radius and r S the coil radius.
  • the electrical conductor 1 does not first have to be completely wound onto the auxiliary drum 5 before it can be wound into a coil. It is generally sufficient to guide it over deflection drums that have a suitable radius of curvature. In any case, it must be ensured that the desired first excess length is created after the deflecting drums and is also retained.
  • An additional excess length can also be achieved by an increased meandering of the optical waveguide 2 in the longitudinal groove. This can be enforced by auxiliary knobs which are attached in the longitudinal slot before the optical waveguide 1 is inserted and which dissolve during operation of the coil winding.
  • knobs made of wax can be attached in the longitudinal groove, between which the optical waveguide 2 meanders. After winding the coil, they are thermally destroyed or dissolved in the impregnating oil of the oil bath.
  • the invention creates the conditions for using DTS in coil windings, e.g. To be able to use choke coils and transformers.

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Abstract

Eine Spulenwicklung aus einem mit einer Isolation versehenen elektrischen Leiter (1) wird mit einem Lichtwellenleiter (2) zum Zweck einer verteilten Temperaturmessung überwacht. Der elektrische Leiter (1) weist an einer Innenseite unter der Isolation eine Längsnut (3) auf. Der Lichtwellenleiter (2) liegt lose in der Längsnut (3). Ferner hat der Lichtwellenleiter (2) gegenüber dem elektrischen Leiter (1) eine Ueberlänge, welche ausreicht, um ihn bei starker thermischer Ausdehnung des elektrischen Leiters (1) vor übermässiger Dehnung zu bewahren. Bei einem Verfahren zum Herstellen der Spulenwicklung wird die Leiterkombination aus elektrischem Leiter (1) und Lichtwellenfleiter (2) zuerst auf eine Hilfstrommel (5) gewickelt. Dann wird mit invertiertem Windungssinn die Spulenwicklung gewickelt.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Spulenwicklung aus einem mit einer Isolation versehenen elektrischen Leiter, welche mit einem Lichtwellenleiter zum Zweck einer verteilten Tempera­turmessung überwacht wird.
    • Stand der Technik
  • Es ist heute allgemein anerkannt (siehe z.B. A.J. Wakeling, Colloquium on Power Transformers, CIGRE SC 12, 1985), dass die Lebensdauer eines Leistungstransformators durch die soge­nannte Hotspottemperatur bestimmt ist. Seit einiger Zeit werden Transformatoren mit Temperatursensoren überwacht, welche an den vermuteten Hotspots im Transformator angebracht sind (W. Lampe et al, In. Conf. Large high voltage electric systems 12-02, 1984). Eine Glasfaser mit einem optischen Sensor an ihrem Ende wird in möglichst guten thermischen Kontakt mit dem vermuteten (und durch Computersimulation ermittelten) Hotspots gebracht. Es ist nun so, dass der vermutete Hotspot nicht zwingend ein tatsächlicher ist. Diese Diskrepanz lässt sich durch ein als solches bekanntes DTS-System (Distributed Temperature Sensor) überwinden. Wenn nämlich die Sensorfaser, entlang welcher die Temperatur gemssen wird, in die Windungen des Transformators gebracht wird, dann lässt sich der tat­sächliche Hotspot ermitteln.
  • Zur Messung von Temperaturprofilen von Transformator- oder Drosselspulen ist nicht nur ein geeignetes Messystem nötig (DTS), sondern man muss auch den Temperatursensor geeignet in die Spule einbringen. Es genügt hierbei nicht, den Licht­wellenleiter nachträglich um die Spule zu wickeln, sondern man muss ihn direkt in den elektrischen Leiter integrieren in Form einer Leiterkombination von Lichtwellenleiter und elektrischem Leiter und aus dieser dann die Spule herstellen. Der Lichtwellenleiter muss jedoch wegen seiner Druck- und Biegeempfindlichkeit vor mechanischen Belastungen gut geschützt untergebracht und ausserdem so integriert sein, dass er die unvermeidlichen, thermischen Ausdehnungen des elektrischen Leiters im Betrieb aushält.
    • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine Spulenwicklung aus einem mit einer Isolation versehenen elektrischen Leiter anzu­geben, welche mit einem Lichtwellenleiter zum Zweck einer verteilten Temperaturmessung überwacht wird, bei welcher Spulenwicklung ein guter thermischer Kontakt zwischen den beiden Leitern gegeben ist, sich die Temperaturverteilung in der Spulenwicklung genau messen lässt und der Lichtwellen­leiter gegen mechanische Ueberbeanspruchung geschützt ist.
  • Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Her­stellen einer solchen Spulenwicklung anzugeben.
  • Gemäss der Erfindung besteht die Lösung darin, dass der elektrische Leiter an einer Innenseite unter der Isolation eine Längsnut aufweist, dass der Lichtwellenleiter lose in der Längsnut liegt und dass der Lichtwellenleiter ge­genüber dem elektrischen Leiter eine Ueberlänge hat, welche ausreicht, um ihn bei starker thermischer Ausdehnung des elektrischen Leiters vor übermässiger Dehnung zu bewahren.
  • Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zum Herstellen einer solchen Spulenwicklung wird zuerst der Lichtwellenleiter in die Längsnut des elektrischen Leiters lose eingelegt, dann der elektrische Leiter auf eine Hilfstrommel mit einem Trommelradius rT so aufgewickelt, dass die Längsnut mit den eingelegten Lichtwellenleiter nach aussen zu liegen kommt und schliesslich der elektrische Leiter von der Hilfs­trommel so zur Spulenwicklung aufgewickelt, dass die Längs­nut auf die Innenseite des elektrischen Leiters zu liegen kommt.
  • Der Kern der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Licht­wellenleiter mit dem elektrischen Leiter zu einer Leiter­kombination verbunden wird, bei welcher der Lichtwellenleiter gegenüber dem elektrischen Leiter bei Zimmertemperatur eine Ueberlänge hat, mit welcher er die grosse thermische Aus­dehnung des elektrischen Leiters bei der Arbeitstemperatur kompensieren kann.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1a, b, c einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemässen Spulen­wicklung und
    • Fig. 2a, b eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten zum Herstellen einer erfindungsgemässen Spulenwicklung.
    Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Fig. 1a zeigt eine Draufsicht, Fig. 1b einen Querschnitt und Fig. 1c einen Längsschnitt eines Ausschnitt einer erfin­dungsgemässen Spulenwicklung. In den drei Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Man geht aus von einem bandförmigen elektrischen Leiter 1, z.B. einem Kupferband einer Dicke von ca. 2,5 mm und einer Breite von ca. 12 mm. Der elektrische Leiter 1 weist eine Längsnut 3 auf, in welcher ein Lichtwellenleiter 2, z.B. eine Allsilica-fiber, liegt. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist der elektrische Leiter 1 und der in der Längsnut 3 liegende Lichtwellenleiter 2 mit einer Pa­pierisolation 4 umwickelt.
  • Aus Fig. 1c erkennt man, dass der elektrische Leiter 1, welcher ja einen Teil einer Spulenwicklung darstellt, gekrümmt ist. Er liegt auf einem Kreis mit einem Radius rS (Spulen­radius). Der Spulenradius rS wird von einem Zentrum der Spulenwicklung bis zu einer Mittelebene M des bandförmigen elektrischen Leiters 1 gemessen. Die Längsnut 3 liegt auf einer Innenseite des elektrischen Leiters 1 respektive der Spulenwicklung.
  • Der Lichtwellenleiter 2 liegt lose in der Längsnut 3. Zudem besitzt er eine Ueberlänge gegenüber dem elektrischen Leiter 1, d.h. er liegt nicht auf einer geraden Linie in der Längs­nut 3, sondern auf einer Schlangenlinie. Oder anders gesagt, wenn man eine volle Windung der Spulenwicklung herausschneiden würde, den elektrischen Leiter 1 und den Lichtwellenleiter 2 strecken würde, dann wäre der Lichtwellenleiter 2 um eine Ueberlänge L länger als der elektrische Leiter 1.
  • Die Abmessungen der Längsnut 3 sind von zentraler Bedeutung.
  • Ein erster wichtiger Punkt ist, dass sie asymmetrisch angeord­net ist und zwar bezüglich der Mittelebene M des elektrischen Leiters 1. D.h., dass sie im wesentlichen nicht tiefer als bis zur Mittelebene M eindringt. Die genannte Bedingung hat zum Ziel, dass eine Achse A eines in der Längsnut 3 liegenden Lichtwellenleiters 2 eine minimale Distanz d zur Mittelebene M hat.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform dringt die Längsnut 3 gerade bis zur Mittelebene M ein, so dass die Distanz d gerade einem halben Durchmesser des Lichtwellenleiters 2 entspricht.
  • Ein zweiter wichtiger Punkt ist der, dass die an sich gerad­linig verlaufende Längsnut 3 Querabmessungen hat, welche es erlauben, die Ueberlänge des Lichtwellenleiters 2 in der Form einer Schlangenlinie aufzunehmen. Deshalb soll sie vorzugsweise zwei- bis fünfmal so breit wie der Durch­messer des Lichtwellenleiters 2 sein. Im gleichen Sinne sollte sie etwa ein- bis zweimal so tief wie der Durchmesser des Lichtwellenleiters 2 sein. Auf jeden Fall muss gewähr­leistet sein, dass sich der Lichtwellenleiter 2 in der Längs­nut 3 frei verschieben lässt und dass er nicht irgendwie festgeklemmt wird (z.B. durch die Isolation).
  • Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1a bis c sorgt die Papier­isolation 4 dafür, dass der Lichtwellenleiter 2 nicht aus der Längsnut 3 herauskommen kann. Auch wenn der Lichtwellen­leiter 2 nicht flächenmässig in Kontakt mit dem elektrischen Leiter 1 steht, ist der thermische Kontakt zwischen den beiden Leitern gegeben, sei es nun, weil der Lichtwellen­leiter 2 von drei Seiten vom elektrischen Leiter 1 umgeben ist, sei es, weil die Spulenwicklung insgesamt in ein Oelbad getaucht ist.
  • Die relative Ueberlänge, die nötig ist, um den Lichtwellen­leiter gegen mechanische Belastung bei der grossen thermi­schen Ausdehnung des elektrischen Leiters zu bewahren, lässt sich wie folgt ermitteln.
  • Tabelle I zeigt typische Materialien und deren Ausdehnung bei einem Temperaturanstieg von 0 auf 300 oC: Tabelle I
    Thermische Ausdehnung von Quarzglas, Kupfer und Alumnium zwischen 0 - 300 °C.
    Quarzglas 0.19 10⁻³
    Kupfer 5.2 10⁻³
    Alumnium 7.7 10⁻³
    Daraus ergibt sich, dass eine relative Ueberlänge ΔL L
    Figure imgb0001
     min­destens ca. 0.001, vorzugsweise ca. 0.005 betragen sollte.
  • Da die Ueberlänge zu einer Mäandrierung des Lichtwellen­leiters 2 führt, kann es bei zu grosser Ueberlänge zu einer so starken lokalen Krümmung (Micro-Macrobending) des Licht­wellenleiters 2 kommen, dass eine biegebedingte Dämpfung auftritt, d.h. dass Licht ausgekoppelt wird.
  • In einem Versuch war eine erfindungsgemässe Spulenwicklung aus einem Kupferband einer Dicke von 2.5 mm und einer Breite von 12 mm hergestellt worden. Die Längsnut 3, welche an der Innenseite des Kupferbandes angebracht war, war 1.2 mm breit und ebenso tief. Die Längsnut 3 drang also gerade etwa bis zur Mittelebene M ein. Die lose in der Längsnut liegende Glasfaser hatte einen Durchmesser von etwa 0.6 mm. Das Kupferband war mit einer Papierisolation umwickelt. Die ganze Spulenwicklung wurde in ein Oelbad getaucht.
  • Mit einer DTS-Messung wurde die effektive Temperatur entlang des Kupferbandes gemessen. Dabei war erstmals deutlich zu sehen, wie periodisch mit den Windungen das Temperaturprofil ansteigt und abfällt. Ebenso war zu sehen, wie der Mittel­wert des Temperaturprofils von den unten im Oelbad liegenden Windungen zu den oben liegenden leicht ansteigt.
  • Im folgenden wird ein erfindungsgemässes Verfahren zum Her­stellen der Spulenwicklung beschrieben.
  • Es umfasst im wesentlichen zwei Schritte: Erstens das Auf­wickeln der Leiterkombination (elektrischer Leiter + Licht­wellenleiter) auf eine Hilfstrommel und zweitens das Umwickeln der Leiterkombination von der Hilfstrommel auf die Spulen­wicklung.
  • Fig. 2a zeigt den ersten Verfahrenschritt. Der elektrische Leiter 1 sei bereits mit einer erfindungsgemässen Längsnut versehen. In dieser wird zuerst lose, d.h. ohne Zugspannung, der Lichtwellenleiter 2 eingelegt. Danach wird der elektrische Leiter 1 und der Lichtwellenleiter 2 mit einer Papieriso­lation 4 umwickelt. Diese Leiterkombination wird nun auf eine Hilfstrommel so aufgewickelt, dass die Längsnut 3 nach aussen zu liegen kommt.
  • Da die Achse A des Lichtwellenleiters 2 um eine Distanz d gegenüber der Mittelebene M weiter aussen liegt, liegt der Lichtwellenleiter auf einem etwas grösseren Kreis als der elektrische Leiter.
  • Fig. 2b zeigt den zweiten Verfahrensschritt. Die Leiter­kombination wird von der Hilfstrommel 5 abgewickelt und zur Spulenwicklung 6 gewickelt. Dabei muss der Windungs­sinn invertiert werden, d.h. die Spulenwicklung 6 wird so gewickelt, dass die Längsnut 3 des elektrischen Leiters 1, welche auf der Hilfstrommel 5 nach aussen lag, auf der Spulen­wicklung 6 auf die Innenseite zu liegen kommt.
  • Auf der Hilfstrommel 5 liegt der Lichtwellenleiter 2 auf einer geraden Linie in der Längsnut 3. Beim Abwickeln der Hilfstrommel 5 entsteht erstmals eine Ueberlänge und beim Wickeln der Spulenwicklung entsteht zum zweiten Mal eine Ueberlänge. Die Ueberlänge wird allein durch die asymmetrische Längsnut 3, d.h. die Distanz d geschaffen.
  • Immer unter der Voraussetzung, dass die Mittelebene M des elektrischen Leiters 1 die neutrale Ebene bei der Biegung desselben ist, ergibt sich durch das erfindungsgemässe Ver­fahren eine relative Ueberlänge ΔL L
    Figure imgb0002
     von
    Figure imgb0003
  • Die relative Ueberlänge L L
    Figure imgb0004
     ist definiert durch eine Längen­differenz L zwischen Lichtwellenleiter und elektrischem Leiter 1 bezogen auf eine Länge L des elektrischen Leiters 1. Die Distanz d wurde im Zusammenhang mit Fig. 1b definiert. rT bezeichnet den Trommelradius und rS den Spulenradius.
  • Beim oben beschriebenen Versuch war rT = 0.3 m und rS = 0.2 m. Mit der Distanz d = 0.6 mm ergibt sich die relative Ueber­länge von ΔL L
    Figure imgb0005
     ≅ 0.005. Die Breite von 1.2 mm der Längsnut 3 reicht aus, um eine relative Ueberlänge von bis zu 0.02 aufzunehmen, ohne eine merkliche zusätzliche Dämpfung durch Micro- resp. Macrobending zu verursachen.
  • Es versteht sich, dass beim erfindungsgemässen Verfahren der elektrische Leiter 1 nicht zuerst vollständig auf die Hilfstrommel 5 aufgewickelt werden muss, bevor zu einer Spule gewickelt werden kann. Es genügt grundsätzlich, ihn über Umlenktrommeln zu führen, welche einen geeigneten Krüm­mungsradius haben. Es ist aber jedenfalls darauf zu achten, dass nach den Umlenktrommeln die gewünschte erste Ueberlänge entsteht und auch erhalten bleibt.
  • Eine zusätzliche Ueberlänge kann auch durch eine verstärkte Mäandrierung des Lichtwellenleiters 2 in der Längsnut erzielt werden. Dies lässt sich durch Hilfsnoppen erzwingen, welche vor dem Einlegen des Lichtwellenleiters 1 in der Längsnut angebracht werden und sich beim Betrieb der Spulenwicklung auflösen.
  • Beispielsweise können in der Längsnut 3 Noppen aus Wachs angebracht werden, zwischen welchen sich der Lichtwellen­leiter 2 durchschlängelt. Nach dem Wickeln der Spule werden sie thermisch zerstört oder im Imprägnieröl des Oelbades aufgelöst.
  • Abschliessend kann gesagt werden, dass mit der Erfindung die Voraussetzungen geschaffen werden, um DTS bei Spulen­wicklungen wie z.B. Drosselspulen und Transformatoren an­wenden zu können.

Claims (9)

1. Spulenwicklung aus einem mit einer Isolation versehenen elektrischen Leiter, welche mit einem Lichtwellenleiter zum Zweck einer verteilten Temperaturmessung überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass
a) der elektrische Leiter (1) an einer Innenseite unter der Isolation eine Längsnut (3) aufweist,
b) dass der Lichtwellenleiter (2) lose in der Längsnut (3) liegt und
c) dass der Lichtwellenleiter (2) gegenüber dem elek­trischen Leiter (1) eine Ueberlänge hat, welche aus­reicht, um ihn bei starker thermischer Ausdehnung des elektrischen Leiters (1) vor übermässiger Dehnung zu bewahren.
2. Spulenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnut (3) nicht tiefer als bis zu einer biege­neutralen Mittelebene (M) des elektrischen Leiters (1) eindringt, so dass eine Achse (A) des Lichtwellenleiters (2) um eine Distanz d bezüglich der Mittelebene (M) gegen ein Zentrum der Spulenwicklung hin verschoben ist.
3. Spulenwicklung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnut 1 - 2 Mal so tief und 2 - 5 Mal so breit ist wie ein Durchmesser des Lichtwellenleiters (2).
4. Spulenwicklung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Ueberlänge ( ΔL L
Figure imgb0006
) des Lichtwellenleiters grösser als 0.001 ist.
5. Spulenwicklung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Ueberlänge ( ΔL/L) grösser als 0.005 ist.
6. Spulenwicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation eine Papierisolation (4) ist, welche den Lichtwellenleiter (2) in der Längsnut seitlich verschieb­bar festhält.
7. Verfahren zum Herstellen einer Spulenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) der Lichtwellenleiter (2) in die Längsnut (3) des elektrischen Leiters (1) lose eingelegt wird,
b) dass der elektrische Leiter (1) auf eine Hilfstrommtel (5) mit einem Trommelradius rT so aufgewickelt wird, dass die Längsnut (3) mit dem eingelegten Lichtwellen­leiter (2) nach aussen zu liegen kommt,
c) dass der elektrische Leiter (1) danach von der Hilfs­trommel (5) so zur Spulenwicklung (6) aufgewickelt wird, dass die Längsnut (3) auf die Innenseite des elektrischen Leiters (1) zu liegen kommt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Fixieren des Lichtwellenleiters (2) in der Längsnut (3), der elektrische Leiter (1) nach dem Einlegen des Lichtwellenleiters (2) mit einer Papierisolation (4) umwickelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Distanz d, Trommelradius rT und Spulenradius rS so gewählt sind, dass die relative Ueberlänge ΔL/L aufgrund der Formel
Figure imgb0007
 gegeben ist.
EP89108240A 1988-05-20 1989-05-08 Spulenwicklung Expired - Lifetime EP0342468B1 (de)

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EP0342468A1 true EP0342468A1 (de) 1989-11-23
EP0342468B1 EP0342468B1 (de) 1992-10-07

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JP (1) JP2580038B2 (de)
AT (1) ATE81419T1 (de)
DE (2) DE3817280A1 (de)
ES (1) ES2035420T3 (de)

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