EP1253389B1 - Verfahren zum Trocknen eines Aktivteils und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Trocknen eines Aktivteils und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Download PDF

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EP1253389B1
EP1253389B1 EP20020405256 EP02405256A EP1253389B1 EP 1253389 B1 EP1253389 B1 EP 1253389B1 EP 20020405256 EP20020405256 EP 20020405256 EP 02405256 A EP02405256 A EP 02405256A EP 1253389 B1 EP1253389 B1 EP 1253389B1
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EP
European Patent Office
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oil
active part
housing
pressure
winding
Prior art date
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EP20020405256
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EP1253389A1 (de
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Paul Gmeiner
Peter Keller
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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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
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/353—Resistance heating, e.g. using the materials or objects to be dried as an electrical resistance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/005—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by dipping them into or mixing them with a chemical liquid, e.g. organic; chemical, e.g. organic, dewatering aids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/04—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum

Definitions

  • the invention is based on a method and a device for drying at least one winding and solid insulation containing active part according to the preambles of claims 1 and 8.
  • Bei the implementation of the method is the active part in a vacuum-tight housing
  • the device is arranged and sprayed by spraying oil in the housing and by a guided in the at least one winding current to a through the Temperature of the winding heated specific temperature. At a compared to atmosphere reduced pressure is the heated active part of water withdrawn.
  • the described method are in a Vacuum-resistant housing the windings of a transformer with electricity and parallel to this by spraying heated oil to a set temperature heated and dried.
  • the oil is first at atmospheric pressure and then - in a variant of the method - at gradually reducing pressure sprayed.
  • By lowering the pressure to typically 200 mbar is the Degassing and drainage of the windings improved.
  • the active part is first through one of the LFH - plant heated low-frequency electricity and heated by transformer oil, wherein the oil is heated and circulated through the oil treatment plant.
  • the active part heated to a predetermined target temperature, so will hot transformer oil removed from the transformer housing and the pressure in the transformer housing taking into account the Paschen law reduced to atmospheric pressure.
  • intensive evaporation of existing in the solid insulation of the active part Water This will depend on the pressure inside the Transformer housing and the height of the temperature of the upper and / or the Undervoltage winding changes the size of the current, so a gentle Reheating and thus a permanent evaporation of the water from the To achieve isolation.
  • the object is to provide a method of the type mentioned, which is a rapid and particularly gentle drying, as well as an easy to to provide implementing device for performing this method.
  • the pressure in the housing is reduced to a working value which is greater than one by the Paschen für Float certain pressure setpoint and less than one opposite Atmospheric pressure a high evaporation rate of water from the active part ensuring upper pressure limit.
  • the oil contributes to the labor value powered stream in the housing, and is sprayed during the spraying of the oil, collecting the sprayed oil on the caseback as well Reheating and re-spraying the collected oil Temperature of the winding kept greater than the temperature of the oil.
  • the Active part is thus already dried intensively at the beginning of the heating process. It is at this time in a virtually oil-free, evacuated housing, by spraying the previously heated oil and by LFH heating is heated effectively. The process is therefore particularly fast.
  • An effective control of the drying process according to the invention is possible if during the heating of the active part per unit time from the Active part passing amount of water, for example by measuring the Water vapor partial pressure in the housing, is detected, and if below a Maximums of the amount of water exiting per unit time Winding temperature, especially by oil spray, is kept constant. at switched off current can then be the reduced pressure below the pressure setpoint lowered and then dried very effectively and energy-saving become.
  • the quality of the drying can be further increased, if after the Oil spray the oil removed from the housing at reduced pressure and the Winding temperature is kept constant by heating with electricity. By Periodic lowering of the reduced pressure with the power off under the Pressure setpoint can then even small amounts of water from the active part be removed.
  • a suitable device for drying the active part according to claim 8 contains in addition to a Active part receiving vacuum-tight housing, one in the bottom of the housing provided drain, an oil inlet and a via an oil pump with the drain and connected via a pipe with the oil inlet Oil treatment plant also at least one in the ceiling of the housing arranged sprayer and one in the oil treatment plant envisaged oil heater with an output that goes through the pipe and the Oil inlet is connected to the spray device.
  • the oil is so from the top of the Active part sprayed on and can then on a relatively long flow path a lot of heat submit.
  • the spray device being distributed over the ceiling several Having on the active part aligned spray nozzles, which advantageously are formed adjustable, the oil can be selectively sprayed and so the Efficiency of the device can be additionally increased.
  • FIG. 1 for carrying out the inventive Method 1 denotes a vacuum-tight housing which does not have a designated valve assembly with a vacuum system 2 is connectable.
  • the Housing takes an active part 3 of an electrical device, such as a Transformers, on. Is the transformer oil filled, then that can Transformer housing serve as housing 1.
  • the case can also be any other vacuum tight, temperature resistant container with vacuum-sealed electrical feedthroughs and can instead of a large active part also record several small active parts.
  • the active part 3 contains at least one winding and the winding insulating hygroscopic solid insulation.
  • the apparent from Fig.1 active part contains in addition, an iron core 4 and three each one phase of a three-phase Current associated coil blocks 5, which each have a top and a Have undervoltage winding.
  • the low voltage windings 6 are shorted outside the housing, whereas the High-voltage windings 7 with the current output one outside the Housing 1 arranged low-frequency AC or DC generating LFH - system 8 are connected.
  • a drain 9 is provided by the on Caseback collected oil 10 by means of an oil pump 11 in a Oil heater 12 an oil treatment plant 13 can be deducted.
  • an oil inlet 14 With a in the ceiling of the Housing 1 arranged spraying device 15 is connected.
  • These Spray device has a plurality of spray nozzles 16 distributed over the ceiling, which are aligned to the active part. At least some of the spray nozzles 16 can also be arranged on the side walls of the housing 1. Thereby and by adjustably aligned spray nozzles, the active part 3 targeted and not be sprayed only from above, but also from the side.
  • the pressure p is first reduced with the vacuum system 2.
  • the working value of the reduced pressure used in carrying out the method should be greater than a pressure setpoint p pasch specified by the Paschen law . Below this pressure setpoint, it could happen due to the Paschen law when in an electric field to rollovers. When applying a heating voltage to the active part then electrical discharges could occur, which could lead to an impairment of the insulating capacity of the active part.
  • the working value of the reduced pressure should also be as small as possible in order to have a high evaporation rate for the water to be removed from the active part. The working value is below 100 mbar, typically at 10 to 30 mbar.
  • the pressure is sufficiently reduced.
  • the active part is then heated with a low-frequency alternating current I passed through the high-voltage windings 7 and with an induced current induced in the low-voltage windings 6.
  • heated oil is conducted to the spraying device 15 in the oil preparation plant 13 and sprayed onto the surface of the active part 3 from there.
  • the combined heating with electricity and with oil ensures that the heat required to dry the active part is supplied simultaneously from the inside and the outside.
  • the winding temperature Tw is based on a mean value calculated in a known manner from the temperatures of the upper and lower voltage windings (cf., for example, the cited state of the art according to W. Müntener). The corresponding temperature curves are also entered in FIG. As can be seen, T w is always kept slightly larger than T oil during the drying process. It is thus ensured that the water present in the active part 3 is guided from the inside to the outside. The evaporated water is sucked off via the vacuum system 2.
  • the winding temperature T w1 is already relatively large and is no longer very far (for example, 10 or 20 ° C) below an allowable temperature end value T end, for example, 110 ° C. Since at this temperature P H2O a maximum of the amount of water delivered per unit time is exceeded, the winding temperature T w is kept constant at T w1 at this time.
  • the oil temperature is kept constant. The constant can be effected mainly by oil spray.
  • T w is always above T oil and diffuses the water in the active part from the inside to the outside, and then there on the other during a pause of power p under pressure lowered the pressure setpoint T Pasch and the outwardly guided water can be better evaporated from the active part.
  • the final temperature T end is reached and the heating is set by oil spray. Power heating keeps the active part at the final temperature.
  • the oil 10 is now completely withdrawn from the housing 1. With the removal of the oil at the same time also by the oil from the active part rinsed impurities are removed from the housing.
  • the oil is removed. It can now be removed in a subsequent fine vacuum phase by intermittent heating and pressure lowering remaining water from the active part. Finally, with the electrical heating switched off, the housing can then be ventilated and the dried active part removed or fresh oil filled into the housing.

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Description

TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Trocknung eines mindestens eine Wicklung und Feststoffisolationen enthaltenden Aktivteils nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 8. Bei der Durchführung des Verfahrens ist das Aktivteil in einem vakuumfesten Gehäuse der Vorrichtung angeordnet und wird durch Versprühen von Öl im Gehäuse und durch einen in der mindestens einen Wicklung geführten Strom auf einen durch die Temperatur der Wicklung bestimmten Temperaturendwert aufgeheizt. Bei einem gegenüber Atmosphäre reduzierten Druck wird dem aufgeheizten Aktivteil Wasser entzogen.
Bei geeigneter Prozessführung werden mit dem gattungsgemässen Verfahren und der gattungsgemässen Vorrichtung ein einwandfrei getrocknetes Aktivteil erreicht.
STAND DER TECHNIK
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind in DE 195 01 323 A1 beschrieben. Beim beschriebenen Verfahren werden in einem vakuumfesten Gehäuse die Wicklungen eines Transformators mit Strom und parallel dazu durch Einsprühen von erwärmtem Öl auf eine Solltemperatur aufgeheizt und getrocknet. Das Öl wird zunächst bei Atmosphärendruck und dann - in einer Variante des Verfahrens - bei sich allmählich reduzierendem Druck versprüht. Durch die Absenkung des Drucks auf typischerweise 200 mbar wird die Entgasung und Entwässerung der Wicklungen verbessert.
Ein weiteres Verfahren zur Trocknung von Feststoffisolationen hat W.Müntener/Firma Micafil AG, Zürich/Schweiz bei einem 1999 in Stuttgart/ BRD abgehaltenen Symposium zum Thema "LFH - Trocknung: Erfahrung und Trends" vorgetragen. Bei diesem Verfahren wird ein Aktivteil eines im Feld angeordneten und mit Öl gefüllten Transformators getrocknet. Zu diesem Zweck wird eine mobile LFH - Anlage (LFH = Low Frequency Heating) an die im Aktivteil enthaltenen Oberspannungswicklungen des Transformators angeschlossen. Die Unterspannungswicklungen werden kurz geschlossen. Das Transformatorgehäuse ist mit einer Ölaufbereitungsanlage und mit einer Vakuumanlage verbunden.
Zum Trocknen wird das Aktivteil zunächst durch einen aus der LFH - Anlage gelieferten niederfrequenten Strom sowie durch Transformatorenöl aufgeheizt, wobei das Öl über die Ölaufbereitungsanlage erwärmt und umgewälzt wird.
Ist das Aktivteil auf eine vorbestimmte Solltemperatur aufgeheizt, so wird das heisse Transformatorenöl aus dem Transformatorgehäuse entfernt und der Druck im Transformatorgehäuse unter Berücksichtigung des Paschen - Gesetzes gegenüber Atmosphärendruck reduziert. Während der Druckabsenkung erfolgt eine intensive Verdampfung des in den Feststoffisolationen des Aktivteils vorhandenen Wassers. Hierbei wird in Abhängigkeit vom Druck im Inneren des Transformatorgehäuses und der Höhe der Temperatur der Ober- und/oder der Unterspannungswicklung die Grösse des Stroms verändert, um so ein schonendes Nachheizen und damit ein permanentes Abdampfen des Wassers aus den Isolationen zu erreichen.
Ein wirksamer Entzug des Wassers treten bei diesem Verfahren und dem Verfahren nach DE 195 01 323 A1 erst dann ein, wenn das Aktivteil auf die vorbestimmte Solltemperatur aufgeheizt und der Gehäusedruck nach Entfernen des Öls weit unter Atmosphärendruck abgesenkt ist.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen und 8 angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine rasche und besonders schonende Trocknung ermöglicht, sowie eine einfach zu realisierende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird vor dem Versprühen des erwärmten Öls der Druck im Gehäuse auf einen Arbeitswert reduziert, welcher grösser ist als ein durch das Paschengesetz bestimmter Drucksollwert und kleiner als ein gegenüber Atmosphärendruck eine hohe Abdampfrate des Wassers aus dem Aktivteil sicherstellender oberer Druckgrenzwert. Zudem wird das Öl beim Arbeitswert bei eingeschaltetem Strom im Gehäuse versprüht, und wird während des Versprühens des Öls, Sammelns des versprühten Öls am Gehäuseboden sowie Wiedererwärmens und erneuten Versprühens des gesammelten Öls die Temperatur der Wicklung grösser gehalten als die Temperatur des Öls. Das Aktivteil wird so bereits zu Beginn des Aufheizvorgangs intensiv getrocknet. Es befindet sich zu diesem Zeitpunkt in einem praktisch ölfreien, evakuierten Gehäuse, in dem es durch Versprühen des zuvor erwärmten Öls und durch LFH - Heizen wirksam aufgeheizt wird. Das Verfahren ist daher besonders schnell.
Da das in den hygroskopischen Feststoffisolationen des zu trocknenden Aktivteils zunächst vorhandene Wasser schon bei relativ niedrigen Temperaturen aus den Isolationen entfernt wird, und da das Aktivteil über die stromführende Wicklung von innen und über das versprühte Öl zugleich von aussen aufgeheizt wird, wird der Trocknungsvorgang nicht nur rasch, sondern zugleich auch schonend ausgeführt. Eine Reduktion der dielektrischen Eigenschaften der Feststoffisolationen durch Polymerisation wird dadurch weitgehend ausgeschlossen. Da die Temperatur des Öls unterhalb der Temperatur der im Inneren des Aktivteils angeordneten Wicklung gehalten wird, erwärmen sich die innenliegenden Teile der Isolationen des Aktivteils stärker als die dem Öl ausgesetzten aussenliegenden Teile. Das aus dem Aktivteil zu entfernende Wasser wird daher aufgrund von Diffusionsvorgängen aus dem Inneren des Aktivteils besonders schnell nach aussen geführt.
Aufgrund des raschen Trockenvorganges und der kleinen Menge an Öl ist der Energieanfall vergleichsweise gering und kann das erfindungsgemässe Verfahren in sehr wirtschaftlicher Weise ausgeführt werden. Dies vor allem auch deswegen, da wegen der geringen Ölmenge eine die Aufbereitung und Erwärmung des Öls ausführende Anlage klein gehalten werden kann.
Um Schäden am Aktivteil mit ausreichender Sicherheit auszuschliessen, wird der reduzierte Druck im Gehäuse während des Ölsprühens und des Aufheizens der Wicklung mit Strom oberhalb eines durch das Paschen - Gesetz bestimmten Drucksollwerts gehalten.
Eine wirkungsvolle Steuerung des erfindungsgemässen Trocknungsverfahrens ist möglich, wenn während des Aufheizens des Aktivteils die pro Zeiteinheit aus dem Aktivteil tretende Menge an Wasser, beispielsweise durch Messung des Wasserdampfpartialdruckes im Gehäuse, erfasst wird, und wenn unterhalb eines Maximums der pro Zeiteinheit austretenden Wassermenge die Wicklungstemperatur, vor allem durch Ölsprühen, konstant gehalten wird. Bei abgeschaltetem Strom kann dann der reduzierte Druck unter den Drucksollwert abgesenkt und dann besonders wirkungsvoll und energiesparend getrocknet werden. Um den Trocknungsgrad zu verbessern, empfiehlt es sich, den Druck auf einen oberhalb des Drucksollwertes liegenden Wert anzuheben und die Wicklungstemperatur sukzessive auf einen Temperaturendwert zu erhöhen, sobald die pro Zeiteinheit anfallende Wassermenge unter einen Grenzwert gefallen ist.
Die Qualität der Trocknung kann zusätzlich erhöht werden, wenn nach dem Ölsprühen das Öl bei reduziertem Druck aus dem Gehäuse entfernt und die Wicklungstemperatur hierbei durch Heizen mit Strom konstant gehalten wird. Durch periodisches Senken des reduzierten Drucks bei abgeschaltetem Strom unter den Drucksollwert können dann auch noch geringe Wasserreste aus dem Aktivteil entfernt werden.
Eine geeignete Vorrichtung zur Trocknung des Aktivteils gemäß dem Patentanspruch 8 enthält neben einem das Aktivteil aufnehmenden vakuumdichten Gehäuse, einem im Boden des Gehäuses vorgesehenen Abfluss, einem Öleinlass und einer über eine Ölförderpumpe mit dem Abfluss und über eine Leitung mit dem Öleinlass verbundenen Ölaufbereitungsanlage auch mindestens eine in der Decke des Gehäuses angeordnete Sprühvorrichtung und einen in der Ölaufbereitungsanlage vorgesehenen Ölerhitzer mit einem Ausgang, der über die Leitung und den Öleinlass mit der Sprühvorrichtung verbunden ist. Das Öl wird so von oben auf das Aktivteil aufgesprüht und kann dann auf einem relativ langen Fliessweg viel Wärme abgeben. Dadurch dass die Sprühvorrichtung mehrere über die Decke verteilte und auf das Aktivteil ausgerichtete Sprühdüsen aufweist, welche vorteilhafterweise verstellbar ausgebildet sind, kann das Öl gezielt versprüht werden und so der Wirkungsgrad der Vorrichtung zusätzlich erhöht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt:
Fig.1
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem ein Aktivteil eines elektrischen Gerätes aufnehmenden Gehäuse, einer LFH-Anlage, einer Ölaufbereitungsanlage und einer Ölsprühvorrichtung, und
Fig.2
ein Diagramm, in dem wichtige Parameter des erfindungsgemässen Verfahrens, wie die Temperaturen Toil, des zu versprühenden Öls und Tw einer Wicklung des Aktivteils, der Gesamtdruck p im Gehäuse, der Wasserdampfpartialdruck pH2O im Gehäuse und der von der LFH-Anlage abgegebene Strom I in Funktion der Zeit dargestellt sind.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. In der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bezeichnet 1 ein vakuumdichtes Gehäuse, welches über eine nicht bezeichnete Ventilanordnung mit einer Vakuumanlage 2 verbindbar ist. Das Gehäuse nimmt ein Aktivteil 3 eines elektrischen Gerätes, beispielsweise eines Transformators, auf. Ist der Transformator ölgefüllt, dann kann das Transformatorgehäuse als Gehäuse 1 dienen. Das Gehäuse kann aber auch irgendein anderer vakuumdichter, temperaturbeständiger Behälter sein mit vakuumdichten Stromdurchführungen und kann anstelle eines grossen Aktivteils auch mehrere kleine Aktivteile aufnehmen.
Das Aktivteil 3 enthält mindestens eine Wicklung und die Wicklung isolierende hygroskopische Feststoffisolationen. Das aus Fig.1 ersichtliche Aktivteil enthält darüber hinaus einen Eisenkern 4 und drei jeweils einer Phase eines dreiphasigen Stroms zugeordnete Spulenblöcke 5, welche jeweils eine Ober- und eine Unterspannungswicklung aufweisen. Die Unterspannungswicklungen 6 sind ausserhalb des Gehäuses kurzgeschlossen, wohingegen die Oberspannungswicklungen 7 mit dem Stromausgang einer ausserhalb des Gehäuses 1 angeordneten niederfrequenten Wechselstrom oder Gleichstrom erzeugenden LFH - Anlage 8 verbunden sind.
Im Boden des Gehäuses 1 ist ein Abfluss 9 vorgesehen, durch den am Gehäuseboden gesammeltes Öl 10 mit Hilfe einer Ölförderpumpe 11 in einen Ölerhitzer 12 einer Ölaufbereitungsanlage 13 abgezogen werden kann. Der Ausgang des Ölerhitzers 12 ist über einen Öleinlass 14 mit einer in der Decke des Gehäuses 1 angeordneten Sprühvorrichtung 15 verbunden. Diese Sprühvorrichtung weist mehrere über der Decke verteilte Sprühdüsen 16 auf, welche auf das Aktivteil ausgerichtet sind. Zumindest einige der Sprühdüsen 16 können auch an den Seitenwänden des Gehäuses 1 angeordnet sein. Dadurch und durch verstellbar ausgerichtete Sprühdüsen kann das Aktivteil 3 gezielt und nicht nur von oben, sondern auch von der Seite besprüht werden.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung wird anhand von Fig. 2 näher erläutert: In dem mit dem Aktivteil 3 beladenen Gehäuse 1 wird mit der Vakuumanlage 2 zunächst der Druck p reduziert. Der bei der Durchführung des Verfahrens verwendete Arbeitswert des reduzierte Drucks sollte grösser sein als ein durch das Paschengesetz vorgegebener Drucksollwert ppasch. Unterhalb dieses Drucksollwertes könnte es auf Grund des Paschengesetzes beim in einem elektrischen Feld zu Überschlägen kommen. Beim Anlegen einer Heizspannung an das Aktivteil könnten dann elektrische Entladungen auftreten, die zu einer Beeinträchtigung des Isolationsvermögen des Aktivteils führen könnten. Der Arbeitswert des reduzierten Drucks sollte aber auch möglichst klein sein, um eine hohe Abdampfrate für das aus dem Aktivteil zu entfernende Wasser zu haben. Der Arbeitswert liegt unter 100 mbar, typischerweise bei 10 bis 30 mbar.
An einem Zeitpunkt t1 ist der Druck ausreichend reduziert. Es wird nun das Aktivteil mit einem durch die Oberspannungswicklungen 7 geführten niederfrequenten Wechselstrom I und mit einem in den Unterspannungswicklungen 6 hervorgerufenen Induktionsstrom aufgeheizt. Gleichzeitig wird in der Ölaufbereitungsanlage 13 erwärmtes Öl zur Sprühvorrichtung 15 geführt und von dort auf die Oberfläche des Aktivteils 3 aufgesprüht. Durch das kombinierte Heizen mit Strom und mit Öl wird erreicht, dass die zum Trocknen des Aktivteils erforderliche Wärme gleichzeitig von innen und 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 abgedampft. Da das Aktivteil 3 beim Aufheizen einem reduzierten Druck ausgesetzt ist, kann das Wasser bereits zu Beginn des Aufheizvorganges vom Aktivteil 3 abdampfen. Die pro Zeiteinheit abdampfende Wassermenge wird indirekt über eine Wasserdampf - Partialdruckmessung ermittelt und ist in Fig.2 als Kurve pH2O dargestellt. Zugleich werden auch die Temperaturen Toil des versprühten Öls und Tw der Wicklungen des Aktivteils 3 erfasst. Während die Öltemperatur Toil direkt mit einem Temperatursensor ermittelt wird, basiert die Wicklungstemperatur Tw auf einem in bekannter Weise aus den Temperaturen von Ober- und Unterspannnungswicklung errechneten Mittelwert (vgl. z.B. den eingangs zitierten Stand der Technik nach W. Müntener). Die entsprechenden Temperaturkurven sind ebenfalls in Fig. 2 eingetragen. Ersichtlich wird während des Trocknungsprozesses Tw stets etwas grösser als Toil gehalten. Es ist so sichergestellt, dass das im Aktivteil 3 vorhandene Wasser von innen nach aussen geführt wird. Das abgedampfte Wasser wird über die Vakuumanlage 2 abgesaugt.
Zum Zeitpunkt t2 ist die Wicklungstemperatur Tw1 schon relativ gross und liegt nicht mehr sehr weit (beispielsweise 10 oder 20°C) unterhalb eines zulässigen Temperaturendwertes Tend von beispielsweise 110°C. Da bei dieser Temperatur PH2O ein Maximum der pro Zeiteinheit abgegebenen Wassermenge überschritten ist, wird an diesem Zeitpunkt die Wicklungstemperatur Tw konstant auf Tw1 gehalten. Auch die Öltemperatur wird konstant gehalten. Das Konstanthalten kann überwiegend durch Ölsprühen bewirkt werden. Es empfiehlt sich jedoch, intermittierend auch mit Strom zu heizen, da dann zum einen sichergestellt ist, dass Tw stets über Toil liegt und das Wasser im Aktivteil von innen nach aussen diffundiert, und da dann zum anderen während einer Strompause der Druck p unter den Drucksollwert Tpasch abgesenkt und das nach aussen geführte Wasser besser vom Aktivteil abgedampft werden kann.
Zum Zeitpunkt t3 fällt nicht mehr sehr viel Wasser an. Daher werden ab diesem Zeitpunkt bei einem oberhalb des Drucksollwertes ppasch liegenden Druck p die Öl- und die Wicklungstemperatur sukzessive erhöht. Bei jeder Temperaturerhöhung fällt zunächst eine vergleichsweise grosse Wassermenge an. Nach Überschreiten eines Maximum werden jeweils wieder die Öl- und die Wicklungstemperaturen konstant gehalten und bei intermittierendem Heizstrom I in Strompausen der Druck p unter den Drucksollwert ppasch abgesenkt.
Zum Zeitpunkt t4 ist die Endtemperatur Tend erreicht und wird das Heizen durch Ölsprühen eingestellt. Durch Stromheizung wird das Aktivteil auf Endtemperatur gehalten. Bei einem oberhalb des Drucksollwertes ppasch liegenden Druck wird das Öl 10 nun vollständig aus dem Gehäuse 1 abgezogen. Mit dem Abziehen des Öls werden zugleich auch durch das Öl vom Aktivteil abgespülte Verunreinigungen aus dem Gehäuse entfernt.
Zum Zeitpunkt t5 ist das Öl entfernt. Es kann nun in einer sich anschliessenden Feinvakuumphase durch intermittierendes Heizen und Drucksenken noch restliches Wasser aus dem Aktivteil entfernt werden. Abschliessend kann dann bei abgeschalteter elektrischer Heizung das Gehäuse belüftet und das getrocknete Aktivteil entnommen oder frisches Öl in das Gehäuse gefüllt werden.
Bezugszeichenliste
1
Gehäuse
2
Vakuumanlage
3
Aktivteil
4
Eisenkern
5
Spulenblock
6
Unterspannungswicklung
7
Oberspannungswicklung
8
LFH - Anlage
9
Abfluss
10
Öl
11
Ölförderpumpe
12
Ölerhitzer
13
Ölaufbereitungsanlage
14
Öleinlass
15
Sprühvorrichtung
16
Sprühdüsen
I
Strom einer LFH-Anlage
p
Gesamtdruck
pH2O
Wasserdampfpartialdruck
ppasch
Drucksollwert
T
Temperatur
Tend
Temperaturendwert
Tw
Wicklungstemperatur
Tw1
konstante Wicklungstemperatur
Toil
Öltemperatur
t
Zeit
t1, t2, t3, t4, t5
Zeitpunkte

Claims (10)

  1. Verfahren zur Trocknung eines mindestens eine Wicklung (6, 7) und Feststoffisolationen enthaltenden Aktivteils (3) in einem vakuumdichten Gehäuse (1), bei dem das Aktivteil durch Versprühen von erwärmtem Öl (10) im Gehäuse (1) und durch einen in der mindestens einen Wicklung geführten Strom (I) auf einen Temperaturendwert (Tend) aufgeheizt und dem Aktivteil (3) bei einem gegenüber Atmosphäre reduzierten Druck (p) Wasser entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Versprühen des erwärmten Öls der Druck (p) im Gehäuse auf einen Arbeitswert reduziert wird, welcher grösser ist als ein durch das Paschengesetz bestimmter Drucksollwert (ppasch) und kleiner als ein gegenüber Atmosphärendruck eine hohe Abdampfrate des Wassers aus dem Aktivteil sicherstellender oberer Druckgrenzwert,
    dass das Öl beim Arbeitswert bei eingeschaltetem Strom (I) im Gehäuse (10) versprüht wird, und
    dass während des Versprühens des Öls (10), Sammelns des versprühten Öls am Gehäuseboden sowie Wiedererwärmens und erneuten Versprühens des gesammelten Öls (10) bei Arbeitsdruck und eingeschaltetem Strom (I) die Temperatur (Tw) der Wicklung grösser gehalten wird als die Temperatur (Toil) des Öls.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ölsprühens und des Aufheizens der Wicklung mit Strom der reduzierte Druck im Gehäuse oberhalb eines durch das Paschengesetz bestimmten Drucksollwertes (ppasch) gehalten wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufheizens des Aktivteils die pro Zeiteinheit aus dem Aktivteil (3) austretende Menge an Wasser (pH2O) erfasst wird, und dass unterhalb eines Maximums der pro Zeiteinheit austretenden Wassermenge die Temperatur (Tw) der stromgeheizten Wicklung konstant gehalten wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei konstanter Wicklungstemperatur (Tw1) und bei abgeschaltetem Strom (I) der reduzierte Druck (p) unter den Drucksollwert (ppasch) abgesenkt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb eines Grenzwertes der pro Zeiteinheit anfallenden Wassermenge der Druck auf einen oberhalb des Drucksollwertes liegenden Wert angehoben wird und sodann die Wicklungstemperatur (Tw) sukzessive auf den Temperaturendwert (Tend) erhöht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ölsprühen (t4) das Öl bei reduziertem Druck aus dem Gehäuse entfernt und die Wicklungstemperatur hierbei durch Heizen mit Strom konstant gehalten wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen des Öls (t5) der reduzierte Druck bei abgeschaltetem Strom periodisch unter den Drucksollwert (ppasch) gesenkt wird.
  8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, enthaltend ein das Aktivteil (3) aufnehmendes vakuumdichtes Gehäuse (1), einen im Boden des Gehäuses (1) vorgesehenen Abfluss (9), einen Öleinlass (14) und eine über eine Ölförderpumpe (11) mit dem Abfluss (9) und über eine Leitung mit dem Öleinlass (14) verbundene Ölaufbereitungsanlage (13), dadurch gekennzeichnet, dass in der Decke des Gehäuses (1) mindestens eine Sprühvorrichtung (15) angeordnet ist, und dass die Ölaufbereitungsanlage (13) einen Ölerhitzer (12) enthält mit einem Ausgang, der über die Leitung und den Öleinlass (14) mit der Sprühvorrichtung (15) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühvorrichtung (15) mehrere über der Decke verteilte und auf das Aktivteil (3) ausgerichtete Sprühdüsen (16) aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüsen verstellbar ausgebildet sein.
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