EP1037220B1

EP1037220B1 - Transformator und Verfahren zur Kühlung eines Transformators

Info

Publication number: EP1037220B1
Application number: EP00250096A
Authority: EP
Inventors: Fritz Sorg; Friedrich Alber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: ATE394781T1; EP1037220A3; EP1037220A2; DE50015139D1; ES2302680T3; BR0001264A; DE19912280C1; PT1037220E

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Wicklungskombination, die jeweils stehend und in aufsteigender Zählung nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind und jeweils ein Kühlelement aufweisen.
Aus der Produktschrift "GEAFOL-Gießharztransformatoren, 100 bis 2500 kVA" der Trafo-Union, Nürnberg 1995, ist ein solcher Transformator bekannt. Der Transformator ist als Gießharz-Drehstrom-Transformator ausgebildet und weist drei stehende, nebeneinander in einer Reihe angeordnete Wicklungskombinationen auf. Jede der Wicklungskombinationen umschließt einen der Schenkel eines dreischenkligen Transformatorkerns und ist einer Phase eines dreiphasigen Netzes zugeordnet.
Die Wicklungskombinationen sind alle gleich ausgeführt und weisen jeweils eine in Gießharz gegossene Oberspannungswicklung auf, die eine in Gießharz gegossene Unterspannungswicklung unter Belassung eines Zwischenraums koaxial umgibt. Jede der Wicklungen ist aus einer Mehrzahl von Windungen eines elektrischen Leiters gebildet.
Im Normalbetrieb des bekannten Drehstrom-Transformators werden die drei Wicklungskombinationen jeweils mit einer weitgehend gleichen elektrischen Normalleistung beaufschlagt. Dabei kommt es zu einer Erwärmung der Oberspannungs- und der Unterspannungswicklungen sowie deren Isolationen. Eine Kenngröße ist dabei die Grenztemperatur der Isolation. Eine unzulässige Erwärmung der Isolation, also ein Überschreiten der Grenztemperatur, kann zu einer vorzeitigen Alterung der Isolation mit einer dadurch hervorgerufenen Verringerung ihrer Isolationsfestigkeit führen. Zudem weisen die Wicklungen bei hohen Temperaturen einen hohen ohm'schen Widerstand auf. Um eine unzulässig starke Erwärmung der Isolationen zu vermeiden, und um Leitermaterial einzusparen, werden die Wicklungskombinationen durch Luftkühlung gekühlt. Um dabei eine möglichst hohe Kühlleistung zu erreichen, ist in dem Zwischenraum der Wicklungskombination koaxial ein als zylindrisches Rohr ausgebildeter Kühlzylinder angeordnet, und zwar bei jeder Wicklungskombination. Jeder Kühlzylinder ist berührungsfrei zur Oberspannungswicklung und berührungsfrei zur Unterspannungswicklung angeordnet. Dadurch ist jeder Zwischenraum durch den im ihm angeordneten Kühlzylinder in einen zwischen der Oberspannungswicklung und dem Kühlzylinder befindlichen äußeren Ringkanal und in einen zwischen dem Kühlzylinder und der Unterspannungswicklung befindlichen inneren Ringkanal geteilt. Die in den Wicklungen jeder Wicklungskombination entstehende Wärme wird direkt an die durch den inneren und den äußeren Ringkanal strömende Luft und zusätzlich durch Strahlung an den in der Wicklungskombination angeordneten Kühlzylinder abgegeben. Der Kühlzylinder gibt die aufgenommene Wärme an die an ihm entlang strömende Luft ab. Die Luft bildet eine vertikale Luftströmung von unten nach oben durch den äußeren und den inneren Ringkanal. Durch diese Luftkühlung ist eine Überhitzung der Isolationen vermieden und der ohm'sche Widerstand der Leiter, aus denen die Wicklungen gebildet sind, ist gering, so daß diese Leiter nur einen geringen Querschnitt aufweisen müssen.
Aus dem DE-GM 1 980 288 ist eine Wicklungskombination mit zwei koaxial ineinander stehenden Wicklungen bekannt. Die beiden Wicklungen sind radial voneinander beabstandet, so dass zwischen ihnen ein Zwischenraum gebildet ist. In dem Zwischenraum sind Kühlrohre angeordnet, deren Achsen parallel zur gemeinsamen Achse der Wicklungen ausgerichtet sind. Die beiden Wicklungen sind gemeinsam mit den Kühlrohren in einen gemeinsamen Gießharzkörper eingegossen. Dabei sind allerdings die Rohre selbst in ihrem Inneren nicht ausgegossen und ragen stirnseitig aus dem Gießharzblock heraus. Sie sind also zur Kühlung der Wicklungen mit Kühlluft durchströmbar.
Aus dem Artikel "Weltweit erster Verteiltransformator mit Feststoff-Isolierung", ABB Technik Nr. 5, 1988, Seiten 21 ff. ist ein feststoffisolierter Verteiltransformator bekannt, bei dem Wicklungen in Gießharz eingegossen sind. Zusätzlich sind in das Gießharz sogenannte Wärmerohre miteingegossen, die der Kühlung des Transformators dienen. Die Wärmerohre sind jeweils in sich abgeschlossen und weisen einen Verdampferteil und einen Kondensatorteil auf. Die Wärmerohre sind dabei so angeordnet, dass der Verdampferteil innerhalb des Bereichs des Gießharzkörpers angeordnet ist, aus dem Wärme abgeführt werden soll. Das Kondensatorteil jedes Wärmerohrs befindet sich dabei in einem Bereich des Gießharzkörpers, in dem Wärme abgegeben werden kann. Innerhalb eines solchen Wärmerohrs ist eine Flüssigkeit vorgesehen. Diese verdampft im Betrieb durch die dem Verdampferteil zugeführte Wärme aus den Wicklungen. Durch die Verdampfung wird der Bereich, in dem sich der Verdampferteil befindet, gekühlt. Der Dampf setzt sich im Kondensatorteil ab und kondensiert unter Abgabe von Wärme an den Bereich im Gießharzkörper außerhalb des Kondensatorteils.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transformator der eingangs angegebenen Art anzugeben, bei dem sich eine ausreichende Kühlung aller Wicklungskombinationen mit vergleichsweise geringerem Aufwand erreichen lässt.
Die auf den Transformator gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Transformator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst, bei dem bei der ersten und/oder der dritten Wicklungskombination jeweils das Kühlelement weggelassen ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einem freistehenden Transformator nach dem Stand der Technik die beiden äußeren Wicklungskombinationen, also die erste und die dritte Wicklungskombination, im Betrieb keine so starke Kühlung wie bisher angenommen erfordern. Durchgeführte Untersuchungen haben nämlich ergeben, daß sich im Normalbetrieb die zwei äußeren Wicklungskombinationen weniger stark als die mittlere Wicklungskombination erwärmen. In vorteilhafter Weise kann also bei beiden thermisch geringer belasteten äußeren Wicklungskombinationen des Transformators jeweils das standardmäßig beim Stand der Technik vorgesehene Kühlelement weggelassen und dadurch eingespart werden. Erreicht wird außerdem, daß der Temperaturunterschied zwischen den äußeren Wicklungskombinationen und der mittleren, also zweiten Wicklungskombination verringert ist.
Ist der erfindungsgemäße Transformator für eine Aufstellung vorgesehen, bei der die Wäremeabfuhr aus einer seiner äußeren Wicklungskombinationen, beispielsweise der ersten Wicklungskombination erschwert ist (zum Beispiel durch seine Anordnung in der Ecke eines Gebäudes), dann kann die erste Wicklungskombination wie beim Stand der Technik auch ein Kühlelement aufweisen. In diesem Fall ist also das Kühlelement nur bei einer der Wicklungskombinationen - hier der dritten Wicklungskombination -weggelassen.
Bevorzugt weist jede Wicklungskombination mit einem Kühlelement eine erste Wicklung auf, die von einer zweiten Wicklung unter Belassung eines Zwischenraums umgeben ist, wobei das Kühlelement im Zwischenraum angeordnet ist. Der Zwischenraum kann auch als Kühlluftkanal dienen, in dem Luft zur Kühlung der zweiten Wicklungskombination strömt. Durch die Anordnung des Kühlelements im Zwischenraum werden im Betrieb beide Wicklungen der zweiten Wicklungskombination gemeinsam gekühlt.
Das Kühlelement kann dabei beispielsweise so ausgebildet sein, daß eine besonders große Kühlfläche vorhanden ist. Unter Kühlfläche wird dabei die Fläche verstanden, die der Wärmeabgabe an die im Zwischenraum strömende Luft dient.
Das Kühlelement kann auch als Gebläse ausgeführt sein, durch das ein großer Luftmassenstrom durch den Zwischenraum getrieben wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kühlelement als Kühlzylinder ausgebildet. Unter Kühlzylinder wird dabei jede Art von Rohr verstanden. Dieses Rohr kann berührungsfrei zur ersten Wicklung und berührungsfrei zur zweiten Wicklung im Zwischenraum angeordnet sein und die Unterspannungswicklung koaxial umgeben. Dadurch ist der Zwischenraum in einen inneren, zwischen dem Kühlzylinder und der ersten Wicklung angeordneten Kühlkanal und einen äußeren, zwischen dem Kühlzylinder und der zweiten Wicklung angeordneten Kühlkanal geteilt. Im Normalbetrieb geben die erste und die zweite Wicklung Wärme auch in Form von Strahlung an den Kühlzylinder ab. Die in den Kühlkanälen strömende Luft nimmt die im Kühlzylinder zwischengespeicherte Wärme an dessen Mantelflächen auf und führt sie ab. Dadurch ist die wirksame Kühlfläche im Vergleich zu einer Wicklungskombination ohne Kühlzylinder größer, und die erreichbare Kühlleistung ist höher. Der Kühlzylinder kann dabei so ausgebildet sein, daß er sich über die axiale Ausdehnung der Wicklungskombination hinaus erstreckt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kühlelement so ausgebildet, daß es seine jeweilige Wicklungskombination berührt. Das Kühlelement kann dann jede Anordnung sein, die unter Berührung der ersten Wicklung und/oder der zweiten Wicklung Wärme aufnimmt und an die durchströmende Kühlluft abgibt. An Orten, an denen das Kühlelement die Wicklung oder die Wicklungen berührt, geht Wärme mit einer hohen Wärmeübergangszahl in das Kühlelement über. Das Kühlelement kann somit beispielsweise als ein zylindrisches Rohr ausgebildet sein, das den Zwischenraum vollständig ausfüllt und das von einer Vielzahl von Kühlkanälen durchzogen ist, durch die Luft führbar ist. Die vom Kühlkörper aufgenommene Wärme wird in die in Kühlkanälen strömende Luft abgegeben. Die in der oder in den Wicklungen entstehende Wärme kann mit dem Kühlkörper schnell aufgenommen und schnell abgeführt werden, so daß die Wicklung oder die Wicklungen mit hoher Kühlleistung gekühlt werden.
Bevorzugt besteht das Kühlelement zumindest teilweise aus Kunststoff. Kunststoffe besitzen im allgemeinen eine hohe elektrische Isolationsfestigkeit. Bei der Ausführung des Kühlelements, teilweise oder vollständig aus Kunststoff, ist sichergestellt, daß die Spannungsfestigkeiten der Wicklungen (gegeneinander und jeweils intern) der zweiten Wicklungskombination trotz Anordnung des Kühlelements gewährleistet ist.
Das Kühlelement kann aber auch zumindest teilweise aus Metall bestehen. Metalle weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so daß Wärme mit dem aus Metall gebildeten Kühlelement schnell abgeführt werden kann. Bei der Ausbildung des Kühlelements aus Metall ist aber sicherzustellen, daß die erforderlichen Spannungsfestigkeiten der Wicklungen eingehalten sind.
Das Kühlelement ist vorzugsweise so ausgelegt, daß es die zweite Wicklungskombination zumindest nahezu auf die Temperatur kühlt, auf der sich im Betrieb die erste Wicklungskombination befindet. Das Kühlelement kann beispielsweise auch mit Rippen ausgeführt sein, um eine große Kühlelementoberfläche zu bilden.
Die hier beschriebenen Maßnahmen sind insbesondere für einen Transformator geeignet, der als Gießharz-Transformator ausgebildet ist. Unter Gießharz-Transformatoren werden alle Arten von Transformatoren verstanden, bei denen zumindest eine Wicklung von Gießharz umschlossen ist. Die mit Gießharz umschlossene Wicklung ist sicher verpackt und dadurch gegen Staubablagerungen geschützt. Weiterhin ist sie weitgehend wartungsfrei und unempfindlich gegen Berührungen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Kühlung eines Transformators im Normalbetrieb, der jeweils stehend und in aufsteigender Zählung nebeneinander in einer Reihe angeordnet eine erste, eine zweite und eine dritte Wicklungskombination aufweist.
Ein solches Kühlverfahren ist ebenfalls aus der schon oben genannten Produktschrift bekannt. Die Wicklungskombinationen des dort beschriebenen Transformators werden durch Luftkühlung gekühlt. Dazu wird Kühlluft durch die Ringkanäle jeder Wicklungskombination geleitet.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, das oben angegebene Verfahren zur Kühlung eines Transformators dahingehend zu verbessern, dass dessen Wicklungskombinationen auf einfache Weise so gekühlt werden, dass sie im Normalbetrieb eine weitgehend gleiche Temperatur annehmen.
Die auf das Verfahren zur Kühlung eines Transformators, der jeweils stehend und in aufsteigender Zählung nebeneinander in einer Reihe angeordnet eine erste, eine zweite und eine dritte Wicklungskombination aufweist, gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die thermisch am höchsten belastete Wicklungskombination mit einer höheren Kühlleistung gekühlt wird als eine thermisch geringer belastete Wicklungskombination (Anspruch 10).
Durch dieses Verfahren wird der thermisch höheren Belastung beispielsweise der zweiten Wicklungskombination durch eine Kühlung mit entsprechend höherer Kühlleistung entgegengewirkt. Zur Beeinflussung der Kühlleistung kann beispielsweise die Masse der durch den Zwischenraum der betreffenden Wicklungskombination oder durch die Kühlluftkanäle eines Kühlkörpers strömenden Luft durch Anordnung eines Gebläses an entsprechender Stelle eingestellt werden.
Bevorzugt werden die Wicklungskombinationen auf nahezu die gleiche Temperatur gekühlt. Dadurch können die Wicklungskombinationen hinsichtlich ihrer Wärmefestigkeit gleich ausgebildet sein, wobei sich der Aufwand hierfür in Grenzen hält. Auch unter Berücksichtigung des Aufwands für die Luftkühlung ergibt sich eine kostensparende Lösung.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele werden der erfindungsgemäße Transformator und das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen schematisiert und teilweise nicht maßstäblich:

FIG 1: einen Schnitt durch einen Transformator mit drei Wicklungskombinationen und einem Kühlelement,
FIG 2: einen Schnitt durch die zweite Wicklungskombination mit einem alternativen Kühlelement,
FIG 3: einen Querschnitt durch die zweite Wicklungskombination gemäß FIG 2 mit einem alternativen Kühlelement gemäß einer ersten Modifikation und
FIG 4: einen Querschnitt durch die zweite Wicklungskombination mit einer zweiten Modifikation und
Figur 5: eine Draufsicht auf einen Querschnitt durch einen in einer Ecke einer Gebäudewand angeordneten Transformator.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist ein Schnitt durch einen Transformators 4 gezeigt, der hier ein Drehstrom-Transformator 4 ist. Der Drehstrom-Transformator 4 umfaßt nebeneinander und in einer Reihe angeordnet eine erste Wicklungskombination 1, eine zweite Wicklungskombination 2 und eine dritte Wicklungskombination 3, die jeweils entlang einer vertikalen Achse 31A, 31B bzw. 31C gerichtet sind. Jede der Wicklungskombinationen 1, 2 und 3 umgibt einen Schenkel 5, 6 bzw. 7 eines Transformatorkerns 8, der als EI-Kern oder als 5-Schenkel-Kern ausgeführt ist. Der Transformatorkern 8 dient in bekannter Weise der Führung von im Betrieb des Drehstrom-Transformators 4 erzeugten magnetischen Flüssen.
Jede der Wicklungskombinationen 1, 2 und 3 weist eine erste Wicklung 12, 13 bzw. 14 sowie eine zweite Wicklung 9, 10 bzw. 11 auf. Die ersten Wicklungen 12, 13 und 14 sind hier als Unterspannungswicklungen 12, 13 und 14 und die zweiten Wicklungen 9, 10 und 11 sind hier als Oberspannungswicklungen 9, 10, 11 ausgeführt. Jede Oberspannungswicklung 9, 10 und 11 umgibt die zugeordnete Unterspannungswicklung 12, 13 bzw. 14 koaxial unter Belassung eines Zwischenraums 15, 16 bzw. 17. Die Oberspannungswicklungen 9, 10 und 11 und die Unterspannungswicklungen 12, 13 und 14 umfassen jeweils eine nicht näher dargestellte elektrische Isolation. Diese Isolationen besitzen eine Grenztemperatur, bis zu der sie erwärmbar sind, ohne daß sie unzulässig altern.
Die elektrischen Anschlüsse zur elektrischen Kontaktierung der Wicklungen 9 bis 14 sind zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Während des Normalbetriebs werden die Oberspannungswicklungen 9, 10 und 11 und die Unterspannungswicklungen 12, 13 und 14 jeweils durch eine weitgehend gleiche elektrische Normalleistung beansprucht, wodurch sie sich erwärmen. Sie werden daher zunächst einmal durch Luftkühlung gekühlt, worauf später näher eingegangen wird. Die zweite Wicklungskombination 2 wird im Betrieb aufgrund ihrer baulichen Anordnung zwischen der ersten Wicklungskombination 1 und der dritten Wicklungskombination 3 stärker erwärmt als die beiden äußeren Wicklungskombinationen 1 und 3. Diese höhere Erwärmung ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die mittlere Wicklungskombination 2 auch durch die von den beiden Wicklungskombinationen 1 und 3 abgegebene Wärme erwärmt wird. Daher umfaßt im Unterschied zum Stand der Technik nur die zweite Wicklungskombination 2 ein Kühlelement 18, das als Kühlzylinder ausgeführt ist. Die Wicklungskombinationen 1 und 3 sind frei von eingebauten passiven Kühlelementen.
Das Kühlelement 18 ist als Rohr ausgebildet und im Zwischenraum 16 angeordnet. Es umgibt die Unterspannungswicklung 13 berührungsfrei und ist berührungsfrei von der Oberspannungswicklung 10 umgeben. Er teilt den Zwischenraum 16 in einen zwischen der Oberspannungswicklung 16 und dem Kühlelement 18 befindlichen äußeren Kühlkanal 19 und einen zwischen dem Kühlelement 18 und der Unterspannungswicklung 13 befindlichen inneren Kühlkanal 20. Durch die Anordnung des Kühlelement 18 im Zwischenraum 16 werden die Oberspannungswicklung 10 und die Unterspannungswicklung 13 gemeinsam im Betrieb gekühlt. Hervorgehoben werden soll noch einmal, daß die standardmäßig beim Drehstrom-Transformator nach dem Stand der Technik bei der ersten und der dritten Wicklungskombination 1 und 3 vorgesehenen Kühlelemente weggelassen und eingespart sind. Damit ergibt sich eine Reduzierung des Aufwands. Dadurch werden die im Vergleich zur zweiten Wicklungskombination 2 thermisch geringer belasteten Wicklungskombinationen 1 und 2 jeweils mit einer geringeren Kühlleistung gekühlt, als die zweite Wicklungskombination.
Die in den Oberspannungswicklungen 9 und 11 und in den Unterspannungswicklungen 12 und 14 im Betrieb entstehende Wärme wird an die durch die Zwischenräume 15 bzw. 17 strömende Luft 21 bzw. 23 abgegeben. Diese strömt jeweils in vertikaler Richtung von unten nach oben (Konvektionskühlung). Zur Unterstützung kann ein Gebläse (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Die in der mittleren Unterspannungswicklung 13 und in der mittleren Oberspannungswicklung 10 entstehende Wärme wird direkt an die durch die Kühlkanäle 19 und 20 strömende Luft 22 und durch Strahlung an das Kühlelement 18 abgegeben. Das Kühlelement 18 wiederum gibt die aufgenommene Wärme an die in den Kühlkanälen 19 und 20 strömende Luft 22 ab. Die erwärmte Luft 22 strömt von unten nach oben und führt die aufgenommene Wärme ab (Luftkühlung). Die Zwischenräume 15 und 17 und die Kühlkanäle 19, 20 dienen also als Kühlluftkanäle.
Durch gezielte Dimensionierung des Kühlelements 18 kann die mittlere Wicklungskombination 2 so gekühlt werden, daß sie im Betrieb mit Normalleistung nahezu die gleiche Temperatur annimmt, wie die erste und wie die dritte Wicklungskombination 1 bzw. 3. Die Normalleistung kann so hoch gewählt werden, daß die vorgenannte gleiche Temperatur gleich der Grenztemperatur ist. Die Wärmefestigkeit aller Isolierungen der Wicklungskombinationen 1 bis 3 kann dann im Betrieb bis an die Grenztemperatur ausgenutzt werden.
Das zylindrische Kühlelement 18 kann insgesamt aus einem Kunststoff ausgeführt sein. Kunststoffe weisen im allgemeinen eine hohe Isolationsfestigkeit auf, so daß bei einer Ausführung des Kühlelements 18 aus Kunststoff die Isolationsfestigkeit der zweiten Wicklungskombination 2 voll gewährleistet ist.
Im Kühlelement 18 kann auch ein Metall enthalten sein. Metalle weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so daß vom Kühlelement 18 aufgenommene Wärme gut geleitet und abgeführt wird und die Wicklungskombination 2 gut gekühlt wird. Bei der Ausbildung des Kühlelements 18 mit einem Metall ist sicherzustellen, daß die elektrischen Eigenschaften der zweiten Wicklungskombination 2 den Anforderungen der gängigen Prüfbestimmungen entsprechen.
In Figur 2 ist ein Schnitt durch die zweite Wicklungskombination 2 mit einem alternativen Kühlelement 34 dargestellt, das als berührender Kühlkörper ausgeführt ist. Das Kühlelement 34 ist auch hier im Zwischenraum 16 angeordnet; es füllt aber diesen unter flächiger Berührung der Oberspannungswicklung 10 und der Unterspannungswicklung 13 aus. Es kann sich dabei in Richtung der Achse 31B über die Wicklungen 10 und 13 hinaus erstrecken, oder es kann in dieser Richtung nur einen Teil des Zwischenraums 16 ausfüllen. Durch die flächige Berührung mit den Wicklungen 10 und 13 geht Wärme aus diesen mit hoher Wärmeübergangszahl in das Kühlelement 34 über. Später erläuterte Kühlkanäle im Kühlelement 34 sind - wie mit Pfeilen angedeutet - von Kühlluft 22 durchströmbar (siehe auch FIG 3). Die vom Kühlelement 34 aus den Wicklungen 10 und 13 aufgenommene Wärme wird an die Luft 22 abgegeben, die dadurch in Strömung gehalten ist. Die Wärme wird mit der Luft 22 aus der Wicklungskombination 2 abgeführt. Durch das Kühlelement 34 ergibt sich für die Wicklungskombination 2 eine nennenswerte Kühlfläche.
In Figur 3 ist ein Querschnitt durch die zweite Wicklungskombination 2 gemäß FIG 2 mit einem alternativen Kühlelement 34 gemäß einer ersten Modifikation dargestellt. Das Kühlelement 34 ist als ein entlang der Achse 31B gerichtetes Rohr ausgeführt, dessen Mantel eine Vielzahl in Achsenrichtung gerichteter Kühlkanäle 35 zur Durchströmung mit Luft 22 aufweist.
In Figur 4 ist ein Querschnitt durch die zweite Wicklungskombination 2 mit einer zweiten Modifikation des alternativen Kühlelements 34 gezeigt. Im Unterschied zu FIG 3 ist das Kühlelement 34 aus mehreren axial gerichteten Kreisrohrmantelsegmenten 36 gebildet. Die Kreisrohrmantelsegmente 36 sind im Zwischenraum 16 in Umfangsrichtung 38 von einander beabstandet angeordnet, wodurch zwischen jeweils zwei benachbarten Kreisrohrmantelsegmenten 36 ein weiterer Kühlluftkanal 39 zur Durchströmung mit Kühlluft 22 gebildet ist. Die Kreisrohrmantelsegmente 36 weisen in Richtung der Achse 31B gerichtete Kühlluftkanäle 37 zur Durchströmung mit Kühlluft 22 auf.
In Figur 5 ist eine Draufsicht auf einen Querschnitt durch einen in der Ecke 40 einer Gebäudewand 41 angeordneten Transformator 4A gezeigt. Durch diese Anordnung des Transformators 4a in der Ecke 40, ist die Wärmeabfuhr aus der ersten Wicklungskombination 1 im Vergleich zur Wärmeabfuhr aus der dritten Wicklungskombination 3 erschwert, da die Wicklungskombination 1 von der Gebäudewand 41 und von der zweiten Wicklungskombination 2 umgeben ist und nur zu einer Seite 42 frei zugänglich ist. Dadurch wird im Betrieb auch die erste Wicklungskombination 1 thermisch höher belastet als die dritte Wicklungskombination 3. Daher ist bei der ersten Wicklungskombination 1 in deren Zwischenraum 15 ebenfalls ein Kühlelement 43 angeordnet. Das Kühlelement 43 kann auf die thermische Belastung der Wicklungskombination 1 abgestimmt ausgebildet sein, so dass die Wicklungskombination 1 im Betrieb auf eine nahezu gleiche Temperatur wie die Wicklungskombination 3 gekühlt wird. Das Kühlelement 43 kann aber auch - der Einfachheit halber - baugleich mit dem Kühlelement 18 ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall ist das Kühlelement 43 als Kühlzylinder ausgebildet und teilt den Zwischenraum 15 in einen äußeren Ringkanal 44 und in einen inneren Ringkanal 45. Das Kühlelement 1 wird also auch wie die Wicklungskombination 2 durch Luftkühlung gekühlt. Beim Tansformator 4A ist also nur bei der thermisch am geringsten belasteten Wicklungskombination 3 kein Kühlelement vorgesehen, so dass diese Wicklungskombination 3 mit einer geringeren Kühlleistung gekühlt wird, als beispielsweise die zweite Wicklungskombination 2.

Claims

Transformator (4) mit einer ersten (1), einer zweiten (2) und einer dritten Wicklungskombination (3), die jeweils stehend und in aufsteigender Zählung nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind und jeweils ein Kühlelement (18,34) aufweisen, wobei jede Wicklungskombination (1,2,3) jeweils einen Schenkel (5,6,7) eines kerns (8) des Transformators (4) umschließt,
dadurch gekennzeichnet , dass
bei der ersten (1) und/oder der dritten Wicklungskombination (3) jeweils das Kühlelement weggelassen ist.
Transformator (4) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , dass jede Wicklungskombination (1,2,3) mit einem Kühlelement eine erste Wicklung (13) aufweist, die von einer zweiten Wicklung (10) unter Belassung eines Zwischenraums (16) umgeben ist, und dass das Kühlelement (18, 34) im Zwischenraum (16) angeordnet ist.
Transformator (4) nach Anspruch 2,
20, dadurch gekennzeichnet , dass das Kühlelement (18, 34) als Kühlzylinder (18) ausgebildet ist.
Transformator (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet , dass die Wicklungskombination (1,2,3) mit einem Kühlelement das jeweilige Kühlelement (18, 34) berührt.
Transformator (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass das Kühlelement (18, 34) mindestens teilweise aus Kunststoff besteht.
Transformator (4) nach einem der vorangehenden Anspruche,
dadurch gekennzeichnet , dass das Kühlelement (18, 34) mindestens teilweise aus Metall besteht.
Transformator (4) nach einem der vorhergehenden Anspruche,
dadurch gekennzeichnet , dass er als Gießharz-Transformator ausgebildet ist.
Transformator (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass das Kühlelement (18,34) so ausgelegt ist, dass es die Wicklungskombination (1,2,3) mit einem Kühlelement zumindest nahezu auf die Temperatur kühlt, auf der sich im Betrieb die kühlelementfreie Wicklungskombination (1,3) befindet.
Transformator (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass das Kühlelement (18, 34) Kühlkanäle (35) aufweist.
Verfahren zur Kühlung eines Transformators (4) im Normalbetrieb, der jeweils stehend und in aufsteigender Zählung nebeneinander in einer Reihe angeordnet eine erste (1), eine zweite (2) und eine dritte Wicklungskombination (3) aufweist, , wobei jede Wicklungskombination (1,2,3) jeweils einen Schenkel (5,6,7) eines kerns (8) des Transformators (4) umschließt,
dadurch gekennzeichnet , dass die thermisch am höchsten belastete Wicklungskombination (2) durch die Anordnung eines Kühlelements (18) in einem Zwischenraum (16) zwischen einer Oberspannungswicklung (10) und einer Unterspannungswicklung (13) der thermisch am höchsten belastete Wicklungskombination (2) mit einer höheren Kühlleistung gekühlt wird als eine thermisch geringer belastete, kühlelementfreie Wicklungskombination (1,3).
Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet , dass die Wicklungskombination (2) nahezu auf die gleiche Temperatur gekühlt werden kann wie die erste und wie die dritte Wicklungskombination (1,3)