EP0801405B1

EP0801405B1 - Process for predrying a coil block containing at least one winding and solid insulation and devices for carrying out this process

Info

Publication number: EP0801405B1
Application number: EP19970810170
Authority: EP
Inventors: Paul Gmeiner
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2017-03-21
Also published as: DE19614004A1; DE59712551D1; EP0801405A3; EP0801405A2

Description

TECHNICAL AREA

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zur Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung enthaltenden Spulenblocks nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft zugleich auch Vorrichtungen zur Vortrocknung des Spulenblocks nach dem gemeinsamen Oberbegriff der Patentansprüche 9 und 11. Beim gattungsgemässen Vortrocknungsverfahren wird die mindestens eine Wicklung unter reduziertem Druck in einem gasdichten Gehäuse mit Strom aufgeheizt. Ein solches Verfahren und die zu dessen Durchführung verwendeten Vorrichtungen werden im allgemeinen dazu verwendet, um den Spulenblock vor dem Einbau in eine elektrische Maschine oder einen elektrischen Apparat, beispielsweise einen Transformator, zu stabilisieren. Bei gleichzeitiger Einwirkung von Druck kann das Verfahren auch dazu verwendet werden, die geometrischen Abmessungen des Spulenblocks an Teile der Maschine oder des Apparates anzupassen, welche den Spulenblock tragen und welche ihn zur Aufnahme von Kurzschlusskräften abstützen.The invention also relates to devices for predrying of the coil block according to the common preamble of claims 9 and 11. In the generic predrying method, the at least one Winding under reduced pressure in a gas-tight housing heated with electricity. Such a method and the devices used to carry it out are generally used to stabilize the coil block prior to installation in an electrical machine or apparatus, such as a transformer. When pressure is applied simultaneously, the method can also be used to match the geometrical dimensions of the coil block to parts of the machine or apparatus which support the coil block and which support it for receiving short circuit forces.

STATE OF THE ART

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in JP 5006833 A beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine Wicklung eines Spulenblocks unter Vakuum in einem Trockenofen mit Gleichstrom geheizt. Aus dem aufgeheizten Spulenblock tretende Feuchtigkeit wird mittels einer Vakuumeinrichtung aus dem Inneren des Trockenofens entfernt. Ein Temperaturregler auf der Basis eines Thermoelementes hält die Temperatur des Spulenblocks innerhalb eines für eine rasche und effektive Vortrocknung des Spulenblocks optimalen Bereichs.A method of the type mentioned is described in JP 5006833 A. In this method, a winding of a coil block under vacuum in a drying oven with direct current heated. Moisture passing from the heated coil block is removed from inside the drying oven by means of a vacuum device. A temperature controller based on a thermocouple maintains the temperature of the coil block within an optimum range for rapid and effective predrying of the coil block.

Das Verfahren der eingangs genannten Art ist auch in EP 0 543 181 A1 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden die Wicklungen eines Spulenblocks bei atmosphärischem Druck oder geringem Unterdruck in einem Vakuumautoklaven mit niederfrequentem Wechselstrom geheizt und durch Anpassung des Heizstroms solange auf einer konstanten Temperatur gehalten bis die Feststoffisolationen und damit auch der Spulenblock vorgetrocknet sind. Im Autoklaven können auch mehrere Spulenblöcke angeordnet werden, welche von einer einzigen Stromquelle geheizt werden. Durch geeignete Umschaltvorrichtungen zwischen der Stromquelle und den Spulenblöcken kann selektiv niederfrequenter Heizstrom an die Spulenblöcke geführt werden. Es ist so sichergestellt, dass die einzelnen Spulenblöcke vor Überhitzung geschützt und gleichmässig vorgetrocknet werden.The method of the aforementioned type is also described in EP 0 543 181 A1. In this method, the windings of a coil block are heated at atmospheric pressure or low vacuum in a vacuum autoclave with low-frequency alternating current and kept by adjusting the heating current at a constant temperature until the solid insulation and thus the coil block are pre-dried. In the autoclave, multiple coil blocks can be arranged, which are heated by a single power source. By means of suitable switching devices between the current source and the coil blocks, it is possible to selectively supply low-frequency heating current to the coil blocks. It is thus ensured that the individual coil blocks are protected against overheating and pre-dried evenly.

PRESENTATION OF THE INVENTION

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine besonders schonende Entfernung von Feuchtigkeit ermöglicht, und welches dennoch besonders rasch und energiesparend ausgeführt werden kann, sowie Vorrichtungen anzugeben, mit denen dieses Verfahren durchgeführt werden kann.The invention, as indicated in the claims, the object of the invention to provide a method of the type mentioned, which allows a particularly gentle removal of moisture, and which can still be performed very quickly and energy-saving, and to provide devices with which this procedure can be carried out.

Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässen Vorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass die Teile der Feststoffisolationen, welche - wie insbesondere die Barrierenisolation - nicht unmittelbar mit der stromaufgeheizten Wicklung in Berührung stehen, nun nicht nur durch Wärmeleitung sondern zusätzlich auch durch Konvektion und Wärmestrahlung aufgeheizt werden. Daher wird der Spulenblock besonders gleichmässig erwärmt und wird die in den Feststoffisolationen vorhandene Feuchtigkeit äusserst schonend entfernt.The inventive method and the inventive devices are characterized in that the parts of the solid insulation, which - as in particular the barrier insulation - not directly in contact with the upstream heated winding, now not only by heat conduction but also by convection and heat radiation are heated. Therefore, the coil block is heated particularly evenly and the moisture present in the solid insulation is removed very gently.

Durch Zirkulation von Luft in dem die Wicklung umschliessenden gasdichten Gehäuse wird die austretende Feuchtigkeit rasch von den Feststoffisolationen des Spulenblocks weggeführt.By circulating air in the gas-tight housing surrounding the winding, the exiting moisture is rapidly conducted away from the solid insulation of the coil block.

Da die Energie zu einem grossen Teil von innen an die Feststoffisolationen des Spulenblocks geführt wird, erwärmt sich der unmittelbar mit dem Stromleiter der Wicklung in Berührung stehende Teil der Feststoffisolationen sehr schnell. Dieser Teil der Feststoffisolationen kann dann rasch einen Teil seiner Wärme an die nicht unmittelbar mit dem Stromleiter der Wicklung in Berührung stehenden Teile der Feststoffisolationen - wie die Barrierenisolationen - weitergeben. Die diese Teile auf die erwünschte Vortrocknungstemperatur führende - beispielsweise in einem Autoklaven erzeugte - thermische Energie ist daher relativ klein. Durch diese Kombination der elektrischen Heizung und der thermischen Heizung mit zirkulierender Luft wird so bei der Durchführung des Vortrocknungsverfahrens Energie und Zeit gespart.Since the energy is conducted to a large extent from the inside of the solid insulation of the coil block, the part of the solid insulation directly in contact with the conductor of the winding heats up very quickly. This part of the solid insulation can then quickly pass some of its heat to the parts of the solid insulation not directly in contact with the conductor of the winding, such as the barrier insulation. The thermal energy which leads these parts to the desired predrying temperature-for example produced in an autoclave-is therefore relatively small. This combination of electrical heating and thermal heating with circulating air saves energy and time when performing the predrying process.

Wird während des Aufheizens vorübergehend der Luftdruck im gasdichten Gehäuse gesenkt, so depolymerisiert in den Feststoffisolationen vorhandenes Papier nicht nennenswert.If, during heating, the air pressure in the gas-tight housing is temporarily lowered, paper present in the solid-state insulation does not appreciably depolymerize.

Zugleich ist die im gasdichten Gehäuse zirkulierende Luft nur auf eine niedrigere Temperatur als die Temperatur des Spulenblocks aufgeheizt. Daher benötigen im Gehäuseinneren untergebrachte Apparate, wie insbesondere für die Beaufschlagung von Spulenblöcken mit Druck vorgesehene hydraulische Pressvorrichtungen, nur eine geringe Wartung.At the same time, the circulating in the gas-tight housing air is heated only to a lower temperature than the temperature of the coil block. Therefore, housed inside the housing apparatuses, such as in particular for the application of coil blocks with pressure provided hydraulic pressing devices require little maintenance.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt:

Fig.1: ein Blockschaltbild einer ersten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem drei Spulenblöcke aufnehmenden Autoklaven, einer Gleichstromquelle und einer zwischen den Wicklungen der Spulenblöcke und der Gleichstromquelle angeordneten Umschaltvorrichtung,
Fig.2: ein Diagramm, in dem wichtige Parameter des erfindungsgemässen Verfahrens, wie Stärke des von der Gleichstromquelle abgegebenen Gleichstroms I (angegeben in relativen Einheiten), im Autoklaven herrschender Druck p [bar] sowie die Temperatur [°C] an den Wicklungen (Kurve T_w) und im Autoklaven (Kurve T_a) in Funktion der Zeit t angegeben sind,
Fig.3: ein Blockschaltbild einer zweiten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem drei Spulenblöcke aufnehmenden Autoklaven und mit drei Gleichstromquellen, welche jeweils der Heizung eines der drei spulenblöcke dienen, und
Fig.4: ein Blockschaltbild einer dritten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem Transformator und einem die Transformatorwicklungen mit niederfrequentem Wechselstrom heizenden Wechselstrom-Wechselstrom-Konverter.

An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawings, in which:

Fig.1: 1 is a block diagram of a first apparatus for carrying out the method according to the invention with an autoclave receiving three coil blocks, a DC power source and a switching device arranged between the windings of the coil blocks and the DC power source;
Fig.2: a diagram in which important parameters of the inventive method, such as strength of the output from the DC power DC (indicated in relative units), prevailing in the autoclave pressure p [bar] and the temperature [° C] at the windings (curve T _w ) and in the autoclave (curve T _a ) are given as a function of time t,
Figure 3: a block diagram of a second apparatus for carrying out the inventive method with a three-coil blocks receiving autoclave and with three DC power sources, each of which serve the heating of one of the three coil blocks, and
Figure 4: a block diagram of a third device for carrying out the inventive method with a transformer and the transformer windings with low-frequency alternating current heating AC-AC converter.

WAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. In der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bezeichnet 1 einen vakuumdichten, über ein Durchgangsventil 2 an eine Vakuumpumpe 3 angeschlossenen Autoklaven, welcher über ein Belüftungsventil 4 mit Umluft verbindbar ist. Der Autoklav nimmt drei Wicklungen 51, 52, 53 bzw. 61, 62, 62 bzw. 71, 72 und nicht dargestellte Feststoffisolationen aufweisende Spulenblöcke 5 bzw. 6 bzw. 7 auf. Die Wicklungen, z.B. 51, 52, 53, jedes Spulenblocks, z.B. 5, können gleichartig ausgebildet sein und sind zueinander parallel geschaltet. Zwei Stromanschlüsse an die Wicklungen jedes Spulenblocks sind mittels nicht bezeichneter Durchführungen aus dem Inneren des Autoklaven 1 an eine Umschalt vorrichtung 8 geführt, welche ihrerseits mit dem Ausgang einer Gleichstromquelle 9 in Wirkverbindung steht.In all figures, like reference numerals refer to like-acting parts. In the device shown in FIG. 1 for carrying out the process according to the invention, 1 denotes a vacuum-tight autoclave, which is connected via a through-valve 2 to a vacuum pump 3 and which can be connected to circulating air via a venting valve 4. The autoclave receives three windings 51, 52, 53 and 61, 62, 62 and 71, 72 and not shown solid-state insulating coil blocks 5 and 6 and 7, respectively. The windings, e.g. 51, 52, 53, each coil block, e.g. 5, may be formed similar and are connected in parallel. Two power connections to the windings of each coil block are guided by means not designated passages from the interior of the autoclave 1 to a switching device 8, which in turn is in operative connection with the output of a DC power source 9.

Die Gleichstromquelle 9 weist einen Transformator 10 und einen auf den Umschalter 8 wirkenden Gleichrichter 11 auf sowie einen zwischen den Transformator 10 und den Gleichrichter 11 geschalteten Stufenschalter 12. In einer Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des Gleichrichters 11 und einem Eingang der Schaltvorrichtung 8 ist ein Strom- und Spannungswandler 13 angeordnet. Die Ausgangssignale des Strom- und Spannungswandlers 13 wirken auf eine Steuervorrichtung 14. Diese Steuervorrichtung steht in Wirkverbindung mit dem Transformator 10, dem Stufenschalter 12, dem Gleichrichter 11 und der Umschaltvorrichtung 8. Im Autoklaven 1 sind ferner eine vorzugsweise hydraulisch wirkende Pressvorrichtung 15 sowie ein Umluftventilator 16 angeordnet.The DC power source 9 has a transformer 10 and a rectifier 11 acting on the changeover switch 8, and a tap changer 12 connected between the transformer 10 and the rectifier 11. In a connecting line between the output of the rectifier 11 and an input of the switching device 8 is a current and voltage converter 13 is arranged. The output signals of the current and voltage converter 13 act on a control device 14. This control device is in operative connection with the transformer 10, the tap changer 12, the rectifier 11 and the switching device 8. In the autoclave 1 are also preferably a hydraulically acting pressing device 15 and a circulating air fan 16 arranged.

Diese Vorrichtung wirkt nun wie folgt:
Die im Autoklaven 1 vorgesehenen vorzutrocknenden Spulenblöcke 5, 6, 7 werden ab dem Zeitpunkt t₀ mit Gleichstrom einer durch die Abmessungen der Spulenblöcke bzw. der Wicklungen 51, 52, 53, 61, 62, 63, 71 und 72 vorgegebenen Stärke geheizt. Gleichstrom ist besonders geeignet, da die Heizspannung dann relativ klein gewählt werden kann, und da dann im Unterschied zu Wechselstrom eine Blindleistungskompensation entfällt. Die Stromstärke wird in besonders einfacher Weise über den von der Steuervorrichtung 14 betätigten Stufenschalters 12 eingestellt. Sind alle Wicklungen gleichartig ausgebildet, so wird dies dadurch erreicht, dass drei in der Umschaltvorrichtung 8 vorgesehene Schaltstellen 81, 82 und 83 geschlossen werden. Sind die Wicklungen 51, 52, 53 bzw. 61, 62, 63 bzw. 71, 72 zwar in jedem der Spulenblöcke 5 bzw. 6 bzw. 7 gleichartig ausgebildet und etwa jeweils einer Phase eines Drehstroms zugeordnet, aber in jedem der Spulenblökke unterschiedlich ausgebildet, so werden die Wicklungen der einzelnen Spulenblöcke zeitlich gestaffelt aufgeheizt. Dies wird dadurch erreicht, dass zunächst die beiden Schaltstellen 82 und 83 geöffnet sind und die Schaltstelle 81 geschlossen ist. Nach einer durch eine Überwachung der Wicklungstemperatur vorbestimmten Heizperiode wird dann die Schaltstelle 81 geöffnet und nach Schliessen der Schaltstelle 82 der Spulenblock 6 mit Gleichstrom geheizt. In entsprechender Weise werden so auch der Spulenblock 7 und anschliessend in zyklischer Weise der Reihe nach wieder alle Spulenblöcke geheizt.This device now works as follows:
The pre-drying in the autoclave 1 coil blocks 5, 6, 7 are heated from the time t ₀ with DC of a predetermined by the dimensions of the coil blocks or the windings 51, 52, 53, 61, 62, 63, 71 and 72 strength. Direct current is particularly suitable since the heating voltage can then be chosen to be relatively small, and then, in contrast to alternating current, a reactive power compensation is eliminated. The current is adjusted in a particularly simple manner via the operated by the control device 14 tap changer 12. If all windings are of the same design, this is achieved by closing three switching points 81, 82 and 83 provided in the switching device 8. Although the windings 51, 52, 53 and 61, 62, 63 and 71, 72, although identical in each of the coil blocks 5 and 6 and 7 respectively associated with each one phase of a rotary current, but differently formed in each of the Spulenblökke , The windings of the individual coil blocks are heated staggered in time. This is achieved by initially the two switching points 82 and 83 are open and the switching point 81 is closed. After a predetermined by monitoring the winding temperature heating period then the switching point 81 is opened and heated after closing the switch 82 of the coil block 6 with direct current. In a corresponding manner, the coil block 7 and then in a cyclical manner, in turn, all the coil blocks are heated in turn.

Sind die Wicklungen innerhalb eines Spulenblocks ungleichartig - beispielsweise als Ober- und als Unterspannungswicklung eines Transformators - ausgebildet, so kann eine der Schaltstellen, beispielsweise 81, mit der Oberspannungswicklung und eine andere der Schaltstellen, beispielsweise 82, mit der Unterspannungswicklung verbunden werden. Die in einem einzigen Spulenblock vorgesehenen Wicklungen können dann zeitlich gestaffelt aufgeheizt werden.If the windings are non-uniform within a coil block-for example, as an upper and lower-voltage winding of a transformer-one of the switching points, for example 81, can be connected to the high-voltage winding and another one of the switching points, for example 82, to the low-voltage winding. The windings provided in a single coil block can then be heated staggered over time.

Die Wicklungstemperatur kann indirekt über die vom Strom- und Spannungswandler ausgegebenen Strom- und Spannungswerte des Gleichstroms oder aus einer Messung des elektrischen Widerstands der Wicklungen ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, diese Temperatur durch Sensoren zu ermitteln, welche durch das Autoklavengehäuse an die betreffenden Wicklungen geführt sind.The winding temperature can be determined indirectly via the current and voltage values of the DC current output by the current and voltage converter or from a measurement of the electrical resistance of the windings. Alternatively or additionally, it is also possible to determine this temperature by sensors which are guided through the autoclave housing to the respective windings.

Parallel zum Heizen der Wicklungen mit Gleichstrom wird die im Autoklaven 1 befindliche Luft unter reduziertem Druck aufgeheizt. Zu diesem Zweck wird das Belüftungsventil 4 geschlossen und der Luftdruck im Autoklaven durch Abpumpen von Luft über das geöffnete Durchgangsventil 2 und die Vakuumpumpe 3 auf einige hundert mbar, beispielsweise 500 mbar, reduziert. Durch die Reduktion des Luftdrucks wird das Abdampfen von Feuchtigkeit aus den Feststoffisolationen der Spulenblöcke erleichtert. Für eine ausreichende Abdampfrate sollte der Luftdruck kleiner als Atmosphärendruck sein und vorzugsweise zwischen 950 und 500 mbar liegen.Parallel to the heating of the windings with direct current, the air in the autoclave 1 is heated under reduced pressure. For this purpose, the vent valve 4 is closed and the air pressure in the autoclave by pumping air through the open through-valve 2 and the vacuum pump 3 to a few hundred mbar, for example 500 mbar, reduced. By reducing the air pressure, the evaporation of moisture from the solid insulation of the coil blocks is facilitated. For a sufficient rate of evaporation, the air pressure should be less than atmospheric pressure and preferably between 950 and 500 mbar.

Gleichzeitig werden der Autoklav 1 und damit auch die im Autoklaven befindliche Luft aufgeheizt. Durch das kombinierte Heizen mit Gleichstrom und mit Luft wird erreicht, dass die zum Vortrocknen der Feststoffisolationen der Spulenblöcke erforderliche Wärme gleichzeitig von innen als auch von aussen zugeführt wird. Dadurch wird eine besonders rasche und schonende Trocknung erreicht. In den Feststoffisolationen gebundenes Wasser wird von den aufgeheizten Wicklungen weg nach aussen an die Oberflächen der Feststoffisolationen geführt und als Wasserdampf von der Luft aufgenommen. Durch Zirkulation der Luft mit Hilfe des Umluftventilators wird erreicht, dass Teile der Feststoffisolationen, wie beispielsweise zwischen zwei Wicklungen angeordnete Barrierenisolationen, die nicht unmittelbar mit einer Wicklung des Spulenblocks in Berührung stehen, besonders rasch und in gleichmässiger Weise aufgeheizt werden, und dass das aus den Feststoffisolationen austretende Wasser schnell von den Spulenblöcken entfernt wird. Hierbei ist es besonders zu empfehlen, den zirkulierenden Luftstrom so zu führen, dass er zwischen den einzelnen Spulenblöcken 5, 6, 7 von unten nach oben strömt. Durch die Reduktion des Luftdrucks wird der Austritt von Wasser aus den Feststoffisolationen begünstigt.At the same time the autoclave 1 and thus also the air in the autoclave are heated. The combined heating with direct current and with air ensures that the heat required to predry the solid insulation of the coil blocks is supplied simultaneously from the inside and the outside. As a result, a particularly rapid and gentle drying is achieved. Water bound in the solid insulation is conducted away from the heated windings to the outside of the surfaces of the solid insulation and absorbed as water vapor from the air. By circulating the air by means of the circulating air fan is achieved that parts of the solid insulation, such as between two windings arranged barrier insulations, which are not directly in contact with a winding of the coil block, heated particularly quickly and uniformly, and that from the Solid water leakage is quickly removed from the coil blocks. This is especially true recommend to guide the circulating air flow so that it flows from bottom to top between the individual coil blocks 5, 6, 7. By reducing the air pressure, the escape of water from the solid insulation is favored.

Zum Zeitpunkt t₁ wird während des Aufheizens der Luftdruck im Autoklaven 1 mittels der Vakuumpumpe 3 auf unter 500 mbar, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit aber höchstens auf 0,1 mbar, abgesenkt. Gleichzeitig wird auch die Stromstärke des Gleichstroms vergrössert. Dies vor allem deswegen, da infolge des abgesenkten Druckes im Autoklaven 1 vermehrt Wasser aus den Feststoffisolationen verdampft.At time t ₁ , the air pressure in the autoclave 1 is lowered by means of the vacuum pump 3 to less than 500 mbar during the heating, but at most to 0.1 mbar for reasons of economy. At the same time, the current intensity of the direct current is also increased. This is mainly because, as a result of the lowered pressure in the autoclave 1, more water evaporates from the solid insulation.

Zum Zeitpunkt t₂, wenn der Luftdruck im Autoklaven 1 auf einige mbar abgesenkt und ein grosser Teil der von der Luft aufgenommen Feuchtigkeit abgepumpt worden ist, wird das Durchgangsventil 2 geschlossen und durch kontrolliertes Öffnen des Belüftungsventils 4 der Luftdruck im Autoklaven 1 wieder auf den konstanten Wert von beispielsweise 500 mbar angehoben. Sobald der Luftdruck diesen Wert erreicht hat, ist zum Zeitpunkt t₃ ein erster Aufheizzyklus beendet.At time t ₂ , when the air pressure in the autoclave 1 has been lowered to a few mbar and a large part of the moisture absorbed by the air has been pumped off, the through-valve 2 is closed and the air pressure in the autoclave 1 is restored to the constant one by controlled opening of the venting valve 4 Value of, for example, 500 mbar raised. Once the air pressure has reached this value, a first heating cycle is completed at time t ₃ .

Zum Zeitpunkt t₃ beginnt ein neuer Aufheizzyklus. Zunächst wird die Stromstärke des Gleichstroms verringert. Sie wird so eingestellt, dass sie kleiner ist als im zuvor gefahrenen Zyklus. Dies ist dadurch bedingt, dass zum einen nicht mehr soviel Wasser aus den Feststoffisolationen zu entfernen ist wie zu Beginn des Aufheizens, und dass zum anderen der Autoklav 1 schon nahezu auf seine Zieltemperatur, von beispielsweise 70 oder 80°C, aufgeheizt ist. Während des zweiten Zylus werden die Wicklungen durch den Gleichstrom und entsprechend die Feststoffisolationen durch Wärme weiter aufgeheizt, welche von den Wicklungen und der Umluft abgeben wird. In diesem Zyklus erreicht der Autoklav 1 seine Endtemperatur. Die Heizung des Autoklaven wird nun so gedrosselt, dass seine Temperatur T_a konstant auf Endtemperatur bleibt.At time t ₃ , a new heating cycle begins. First, the current of the direct current is reduced. It is set to be smaller than in the previous cycle. This is due to the fact that on the one hand not so much water is to be removed from the solid insulation as at the beginning of heating, and that on the other hand, the autoclave 1 is already heated almost to its target temperature, for example 70 or 80 ° C. During the second cycle, the windings are further heated by the direct current, and accordingly the solid insulation by heat, which will dissipate from the windings and the circulating air. In this cycle, the autoclave 1 reaches its final temperature. The heating of the autoclave is now throttled so that its temperature T _a remains constant at the end temperature.

Nach einem oder mehreren weiteren Zyklen wird zum Zeitpunkt t₄ eine obere Wicklungstemperatur erreicht. Der Luftdruck in Autoklaven wird nun kontinuierlich abgesenkt. Stärke und Dauer des Gleichstroms werden derart eingestellt, dass die obere Wicklungstemperatur konstant gehalten wird. Dies wird dadurch erreicht, dass beim Halten der Wicklungen auf der oberen Wicklungstemperatur der Gleichstrom unterbrochen wird, wenn die Temperatur T_w der Wicklungen die obere Wicklungstemperatur um einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Sinkt bei unterbrochenem Gleichstrom die Wicklungstemperatur T_w unter einen vorgegebenen unteren Grenzwert, so wird der Gleichstrom wieder eingeschaltet. Zum Zeitpunkt t₄ wird der Autoklav 1 durch weitere Reduzierung der Heizung langsam abgekühlt. Ab dem Zeitpunkt t₄ wird praktisch unter Vakuum mit geringer Energiezufuhr die restliche Feuchtigkeit aus den Feststoffisolationen entfernt.After one or more further cycles, an upper winding temperature is reached at time t ₄ . The air pressure in autoclave is now lowered continuously. The strength and duration of the direct current are adjusted so that the upper winding temperature is kept constant. This is achieved by stopping the DC current when the windings are held at the upper winding temperature when the temperature T _{w of} the windings exceeds the upper winding temperature by a predetermined limit. When the winding temperature T _{w drops} below a predetermined lower limit value when the direct current is interrupted, the direct current is switched on again. At time t ₄ , the autoclave 1 is slowly cooled by further reduction of the heating. From time t ₄ , the residual moisture is removed from the solid insulation practically under vacuum with low energy input.

Während der gesamten Aufheizphase und während des Haltens der Wicklungen auf der oberen Wicklungstemperatur werden die Spulenblöcke mit einem gleichmässig wirkenden Pressdruck beaufschlagt wird. Dieser Pressdruck wird durch die Pressvorrichtung 15 erzeugt und kann entsprechend dem Luftdruck im Autoklaven pulsierend wirken. Durch den Pressdruck werden die Spulenblöcke stabilisiert und an vorgebenene Bemessungen angepasst.During the entire heating phase and while holding the windings at the upper winding temperature, the coil blocks are subjected to a uniform acting pressing pressure. This pressing pressure is generated by the pressing device 15 and can be pulsating according to the air pressure in the autoclave. Due to the pressing pressure, the coil blocks are stabilized and adapted to specified dimensions.

Nach dem Aufheizen und dem nachfolgenden Stabilisieren sind die Spulenblöcke ausreichend vorgetrocknet und können nach Abkühlen und Öffnen des Autoklaven in dafür vorgesehene elektrische Apparate oder Maschinen eingebaut werden.After heating and subsequent stabilization, the coil blocks are sufficiently pre-dried and can be installed after cooling and opening the autoclave in dedicated electrical equipment or machinery.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens entfällt die Umschaltvorrichtung 8 und werden die drei Spulenblöcke 5, 6, 7, jeweils von einer von drei Gleichstromquellen 9, 9', 9'' aufgeheizt. Diese Gleichstromquellen enthalten jeweils einen Gleichrichter, einen Transformator und einen zwischen den Transformator und den Gleichricher geschalteten Stufenschalter. Die für die Temperaturbestimmung erforderlichen Messdaten liefern drei Strom- und Spannungswandler 13, 13', 13'', welche in der Stromzufuhr zu jeweils einem der drei Spulenblöcke 5, 6, 7 angeordnet sind. Mit dieser Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung können drei unterschiedlich ausgebildete Spulenblöcke gleichzeitig mit Gleichstrom aufgeheizt und auf Temperatur gehalten werden.In the device shown in FIG. 3 for carrying out the method according to the invention, the switching device 8 is eliminated and the three coil blocks 5, 6, 7 are heated by one of three DC sources 9, 9 ', 9''. These DC sources each include a rectifier, a transformer and a tap changer connected between the transformer and the rectifier. The for the Temperature measurement required measurement data provide three current and voltage transformers 13, 13 ', 13'', which are arranged in the power supply to one of the three coil blocks 5, 6, 7. With this embodiment of the inventive device, three differently shaped coil blocks can be heated simultaneously with direct current and kept at temperature.

Die in den Figuren 1 und 3 dargestellten Gleichstromquellen 9, 9' und 9'' müssen nicht notwendigerweise einen Transformator mit einem nachgeschalteten Stufenschalter enthalten. Sie können auch einem regelbaren Transformator aufweisen, dessen regelbare Ausgangsspannung unmittelbar an den Eingang des Gleichrichters geführt ist.The DC power sources 9, 9 'and 9 "shown in FIGS. 1 and 3 do not necessarily have to include a transformer with a downstream tap changer. You can also have a variable transformer whose adjustable output voltage is fed directly to the input of the rectifier.

Bei der in Fig.4 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird als Heizstrom ein dreiphasiger niederfrequenter Wechselstrom mit Frequenzen von ca. 0,1 bis ca. 20 Hz verwendet. Dieser Strom wird von einem AC-AC-Konverter 90 geliefert und über nicht bezeichnete Durchführungen durch die Wand eines entsprechend dem Autoklaven 1 gasdicht ausgeführten Gehäuses 1' eines Transformators 100 an dessen beispielsweise als Stern geschaltete Primärwicklungen 101 geführt. Die Sekundärwicklungen 102 des Transformators 100 sind kurzgeschlossen. Die Wicklungen 101 und 102 sind Teil eines Feststoffisolationen und einen magnetischen Kern enthaltenden Spulenblocks 103. Zusätzlich wird entsprechend den zuvor beschriebenen beiden vorrichtungen mit zirkulierender Luft aufgeheizt. Aufgeheizte Luft wird mit Vorteil über das Belüftungsventil 4 zugeführt und durch den Umluftventilator 16 im ganzen Gehäuse 1' verteilt. Durch die Kombination der niederfrequenten Wechselstromheizung und der thermisch aufgeheizten Luft wird eine besonders effiziente Vortrocknung des Feststoffisolationen, den magnetischen Kern und die Wicklungen 101 und 102 enthaltenden Spulenblocks des Transformators 100 erreicht.In the apparatus shown in FIG. 4 for carrying out the method according to the invention, a three-phase low-frequency alternating current with frequencies of approximately 0.1 to approximately 20 Hz is used as the heating current. This current is supplied by an AC-AC converter 90 and guided through non-designated passages through the wall of a correspondingly autoclave 1 gas-tight housing 1 'of a transformer 100 at its switched example as a star primary windings 101. The secondary windings 102 of the transformer 100 are short-circuited. The windings 101 and 102 are part of a solid insulation and a magnetic core containing coil block 103. In addition, according to the above-described two devices is heated with circulating air. Heated air is advantageously supplied via the vent valve 4 and distributed by the circulating air fan 16 in the entire housing 1 '. The combination of the low-frequency AC heating and the thermally heated air achieves particularly efficient predrying of the solid-state insulation, the magnetic core and the coil block of the transformer 100 containing the windings 101 and 102.

Reference drawing list

11: Autoklavautoclave
22: DurchgangsventilThrough valve
33: Vakuumpumpevacuum pump
44: Belüftungsventilvent valve
5, 6, 75, 6, 7: Spulenblöckecoil blocks
88th: Umschaltvorrichtungswitching
9, 9', 9"9, 9 ', 9 ": GleichstromquellenDC sources
1010: Transformatortransformer
1111: Gleichrichterrectifier
1212: Stufenschaltertap changer
13, 13', 13''13, 13 ', 13' ': Strom- und SpannungswandlerCurrent and voltage transformers
1414: Steuervorrichtungcontrol device
1515: Pressvorrichtungpressing device
1616: Umluftventilatorcirculation fan
51, 52, 53, 61, 62, 63, 71, 7251, 52, 53, 61, 62, 63, 71, 72: Wicklungenwindings
81, 82, 8381, 82, 83: Schaltstellenswitching points
9090: AC-AC-KonverterAC-AC converter
100100: Transformatortransformer
101, 102101, 102: Wicklungenwindings
103103: Spulenblockcoil block

Claims

Process for predrying a coil block (5, 6, 7; 103) containing at least one winding (51, 52, 53, 61, 62, 63, 71, 72; 101, 102) and solid insulation, in which the at least one winding is heated with current (I) at a reduced pressure in a gas-tight housing (1, 1'), characterized in that, during heating of the winding to an upper winding temperature in parallel with the electrical heating, the solid insulation is heated by means of air, which is circulating in the housing (1, 1') and is heated to a temperature lower than the winding temperature (T_w).
Process according to Claim 1, characterized in that, during heating, the air pressure (p) in the housing (1, 1') is reduced and increased cyclically.
Process according to Claim 2, characterized in that the air pressure (p) is held at an approximately constant value of 500 up to 950 mbar for the majority of a pressure cycle, is then reduced to a value of 0.1 to 500 mbar and thereupon increased rapidly again to the constant value.
Process according to Claim 3, characterized in that, whilst the air pressure (p) is reduced and increased, the level of the heating current (I) is increased.
Process according to Claim 4, characterized in that the current level of the heating current (I) is reduced in successive pressure cycles.
Process according to one of Claims 1 to 5, characterized in that, once the winding has been heated to the upper winding temperature, the air pressure is reduced continuously, and the level and duration of the heating current are set such that the upper winding temperature is kept constant.
Process according to Claim 6, characterized in that, when the at least one winding is held at the upper winding temperature, the heating current is interrupted if the temperature (T_w) of the at least one winding exceeds the upper winding temperature by a predetermined limit value.
Process according to either of Claims 6 and 7, characterized in that uniformly acting pressure is applied to the at least one winding during heating and whilst the upper winding temperature is maintained.
Device for predrying a coil block (5, 6, 7) containing at least one winding (51, 52, 53, 61, 62, 63, 71, 72) and solid insulation and having a gas-tight housing (1), which accommodates the coil block, and having means for heating the at least one winding with current (I) at a reduced pressure to an upper winding temperature, characterized in that the housing (1) has a heater for the purpose of heating air located in the housing and a circulating-air ventilator (16) for the purpose of circulating the heated air, such that, in parallel with the electrical heating, the solid insulation can be heated to a temperature lower than the winding temperature (T_w) by means of air circulating in the housing (1).
Device according to Claim 9, characterized in that the at least one winding is operatively connected to a DC source (9, 9', 9").
Device for predrying a coil block (103) containing at least one winding (101, 102) and solid insulation and having a gas-tight housing (1'), which accommodates the coil block, and having means for heating the at least one winding with current (I) at a reduced pressure to an upper winding temperature, characterized in that the housing is the housing (1') of a transformer (100) having a ventilation valve (4), by means of which heated air can be guided into the interior of the housing (1'), and having a circulating-air ventilator (16) for the purpose of circulating the heated air, such that, in parallel with the electrical heating, the solid insulation can be heated to a temperature lower than the winding temperature (T_w) by means of air circulating in the housing (1').
Device according to Claim 11, characterized in that the at least one winding is operatively connected to a low-frequency heating current source (90).