EP2287864B1 - Tubular leadthrough - Google Patents
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- EP2287864B1 EP2287864B1 EP09010635A EP09010635A EP2287864B1 EP 2287864 B1 EP2287864 B1 EP 2287864B1 EP 09010635 A EP09010635 A EP 09010635A EP 09010635 A EP09010635 A EP 09010635A EP 2287864 B1 EP2287864 B1 EP 2287864B1
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Ausleitungsrohr für Hochspannungstransformatoren, mit einem Schirmrohr aus einem elektrisch leitfähigen Material, welches sich hohlzylindrisch um einen zumindest abschnittsweise gekrümmten Pfad in dessen axialer Richtung erstreckt und mit einer hohlzylindrischen ausgeformten elektrischen Isolationsschicht, welche in einem ersten radialen Abstand um das Schirmrohr längs dessen axialer Erstreckung angeordnet ist,The invention relates to a discharge tube for high-voltage transformers, comprising a shield tube made of an electrically conductive material, which extends hollow cylindrical around an at least partially curved path in the axial direction and with a hollow cylindrical molded electrical insulation layer, which at a first radial distance around the shield tube along the axial extent is arranged
Es ist allgemein bekannt, dass Hochspannungstransformatoren für Energieversorgungsnetze in einer Spannungsebene größer oder gleich 110kV aus Isolationsgründen und zur besseren Ableitung von im Betrieb entstehender Abwärme zumeist in einem mit Öl gefüllten Transformatorkessel angeordnet sind. Die externen elektrischen Anschlüsse sind in diesem Fall in Form von entsprechenden Ausleitungen an dem Transformatorkessel angeordnet.It is well known that high voltage transformers for power grids are arranged in a voltage level greater than or equal to 110kV for isolation reasons and for better dissipation of heat generated during operation mostly in a filled with oil transformer tank. The external electrical connections are in this case arranged in the form of corresponding outlets on the transformer tank.
Für eine elektrische Verbindung von den Wicklungsenden der im Transformatorkessel befindlichen Transformatorwicklungen des Hochspannungstransformators zu den Ausleitungen ist es daher notwendig, jeweilige elektrische Verbindungsleiter durch den mit Öl gefüllten Transformatorkessel zu führen. Hierbei bestehen die Schwierigkeiten, dass einerseits der Verbindungsleiterdurchmesser relativ gering ist, beispielsweise einige cm, und andererseits aus Platzgründen eine Leiterführung in geringer Nähe zu angrenzenden Bauteilen mit hohem elektrischem Potentialunterschied, beispielsweise Kernpreßteilen oder einer weiteren Wicklung, notwendig ist. Somit besteht ein hohes Risiko für unerwünschte Durchschläge oder zumindest Teilentladungen, wenn bereichsweise eine entsprechende elektrische Feldstärke überschritten ist.For an electrical connection from the winding ends of the transformer windings in the transformer winding of the high-voltage transformer to the outlets, it is therefore necessary to guide respective electrical connection conductors through the oil-filled transformer tank. In this case, there are the difficulties that on the one hand, the connecting conductor diameter is relatively small, for example a few cm, and on the other hand, for reasons of space, a conductor guide in close proximity to adjacent components with a high electrical potential difference, for example Kernpreßteilen or another winding, is necessary. Thus, there is a high risk of unwanted breakdowns or at least partial discharges, if in regions a corresponding electric field strength is exceeded.
Hierbei ist es entsprechend dem Stand der Technik üblich, den jeweiligen Verbindungsleiter längs seiner Erstreckung mit einem Ausleitungsrohr zu umgeben, welches die maximal auftretende elektrische Feldstärke begrenzt. Ein Ausleitungsrohr weist zunächst ein inneres Schirmrohr aus leitfähigem Material auf, in dessen Innerem der Verbindungsleiter angeordnet ist. Das Schirmrohr wird beim Betrieb des Transformators auf dasselbe elektrische Potential wie der in diesem verlaufende Leiter gesetzt, so dass keine Potentialdifferenz zwischen Verbindungsleiter und Schirmrohr besteht und ein Durchschlag beziehungsweise eine Teilentladung innerhalb des Schirmrohres nicht auftreten kann.It is customary in accordance with the prior art to surround the respective connecting conductor along its extension with a discharge tube which limits the maximum occurring electric field strength. A discharge tube initially has an inner shielding tube made of conductive material, in the interior of which the connecting conductor is arranged. During operation of the transformer, the shielding tube is set to the same electrical potential as the conductor running in it, so that there is no potential difference between connecting conductor and shielding tube and breakdown or partial discharge within the shielding tube can not occur.
Das Schirmrohr seinerseits ist entweder von einer dicken einlagigen Isolationsschicht isoliert, oder ist von mehreren hohlzylindrisch um dieses angeordneten und radial benachbarten Barrieren aus einem Isolationsmaterial umgeben, wobei zwischen den Barrieren jeweils ein Raum für die Durchflutung mit Transformatoröl vorgesehen ist. Die letztgenannte Variante mit Isolationsbarrieren weist deutliche elektrische Vorteile gegenüber einer einlagigen Isolationsschicht auf.The shield tube in turn is either insulated from a thick single-layer insulating layer, or is surrounded by a plurality of hollow cylindrical arranged around this and radially adjacent barriers of an insulating material, wherein between the barriers each a space for the flow of transformer oil is provided. The latter variant with isolation barriers has clear electrical advantages over a single-layer insulation layer.
Die Fertigung derartiger Barrieren mit abschnittsweise gekrümmten Schirmrohren erweist sich als aber arbeitsaufwändig, zumal Ausleitungsrohre aufgrund der sehr geringen Stückzahlfertigung von baugleichen Leistungstransformatoren eher als Einzelanfertigung anzusehen sind. Aufgrund einer verbesserten Platzausnutzung innerhalb des Transformatorkessels sind zumeist sogar mehrere Krümmungsstellen vorgesehen.The production of such barriers with partially curved shield tubes proves to be laborious, especially since discharge pipes are to be regarded as a single production due to the very small number of production of identical power transformers. Due to an improved space utilization within the transformer tank usually even more points of curvature are provided.
Entsprechend dem Stand der Technik wird entweder ein modulares Bauteilsystem für die Barrieren von Ausleitungsrohren verwendet, wobei in diesem Fall aber nicht mehr als eine Krümmungsstelle von beispielsweise 90° möglich ist. Alternativ ist es auch möglich, speziell angefertigte Halbschalenteile für die Barrieren anzufertigen, womit zwar mehrere Krümmungen realisierbar sind, was aber einen erheblichen Herstellungsaufwand auch für entsprechende Formen für eine Fertigung der Halbschalenteile bedeutet. Aufgrund der zuvor genannten seltenen Fertigung von baugleichen Transformatoren bedeutet jedoch gerade das Herstellen einer individuellen Form einen unerwünscht hohen Aufwand. An den Überlappungsstellen zwischen aneinandergrenzenden Modulen bzw. Halbschalen ergibt sich zudem eine elektrische Schwachstelle der Barriere.According to the state of the art, either a modular component system is used for the barriers of diversion tubes, but in this case not more than one point of curvature of, for example, 90 ° is possible. Alternatively, it is also possible to make specially made half-shell parts for the barriers, which, although several bends are feasible, but a considerable manufacturing effort also means for corresponding forms for a production of the half-shell parts. Due to the above-mentioned infrequent production of identically constructed transformers, however, it is precisely the production of an individual shape that entails an undesirably high expense. At the points of overlap between adjacent modules or half-shells also results in an electrical vulnerability of the barrier.
In der Patentschrift
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Ausleitungsrohr für Hochspannungstransformatoren bereitzustellen, welches besonders einfach individuell zu fertigen ist. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben.Based on this prior art, it is an object of the invention to provide an improved Ausleitungsrohr for high-voltage transformers, which is particularly easy to customize. It is also an object of the invention to provide a corresponding manufacturing method.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Ausleitungsrohr gemäß Anspruch 1.This object is achieved by a discharge pipe according to claim 1.
Die Grundidee der Erfindung beruht darin, die Barrieren beziehungsweise Isolationsschichten aus einem bandähnlichen Isolationsmaterial - bevorzugter Weise unter Hinzufügung eines Klebstoffes - direkt um das Schirmrohr zu wickeln, welches beispielsweise einen Durchmesser von 60mm bis 150mm aufweist. Dies ermöglicht eine einfache individuelle Fertigung von beliebigen Formen der Barrieren und vermeidet zudem das Problem von Überlappungsstellen zwischen aneinandergrenzenden Bauteilen einer Isolationsschicht. Ein Wickelvorgang von einer beispielsweise 3mm dicken Isolationsschicht aus mehreren Lagen eines Isolationsbandes ist - selbst wenn er manuell durchgeführt wird - im Endergebnis sehr schnell, weil jegliche vorbereitenden Arbeiten wie die Herstellung einer Form und ein nachfolgendes Herstellen eines Formteils vorteilhaft entfallen. Zudem ist aber gerade ein Wickelvorgang um eine Rohrform auch entsprechend einfach zu automatisieren.The basic idea of the invention is to wind the barriers or insulation layers of a band-like insulating material-preferably with the addition of an adhesive-directly around the shield tube, which for example has a diameter of 60 mm to 150 mm. This allows easy custom fabrication of any forms of barriers and also avoids the problem of overlap locations between adjacent components of an insulating layer. A winding process of, for example, a 3 mm thick insulation layer of several layers of an insulating tape is - even if it is done manually - in the end very quickly, because any preparatory work such as the production of a mold and a subsequent manufacturing a molding advantageously omitted. In addition, but just a winding process to a pipe shape also correspondingly easy to automate.
Um einen von Öl durchflutbaren Hohlraum zwischen dem Schirmrohr und der ihn umgebenden Isolationsschicht bzw. auch einen Hohlraum zwischen zwei benachbarten Isolationsschichten zu realisieren, kann der bandförmige Isolationsstoff jedoch nicht direkt auf eine radial innere Oberfläche gewickelt werden. Erfindungsgemäß ist deshalb ein Wickeln des bandförmigen Isolierstoffes um mehrere zylindrisch und vorzugsweise parallel zueinander angeordnete Leisten vorgesehen. Entlang des Zylinderumfangs sollten beispielsweise in Winkelschritten von 15° bis 45° jeweils derartige Leisten vorgesehen sein, so dass sich letztendlich kein kreisrunder sondern ein polygonaler Querschnitt der gewickelten Isolationsschicht ergibt. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die elektrische Funktionsfähigkeit einer Barriere mit polygonalem Querschnitt (>= 8-fach Polygon) einem kreisrunden Querschnitt einer Barriere gleichkommt. Die Leisten selbst sind aus einem elektrisch isolierenden Material auszuführen.In order to realize an oil-flooded cavity between the shield tube and the surrounding insulating layer or even a cavity between two adjacent insulating layers, however, the band-shaped insulating material can can not be wound directly onto a radially inner surface. According to the invention therefore, a winding of the band-shaped insulating material is provided around a plurality of cylindrical and preferably parallel to each other arranged strips. Along the cylinder circumference, such strips should be provided, for example, in angular steps of 15 ° to 45 °, so that ultimately no circular but a polygonal cross section of the wound insulation layer results. It has been shown that the electrical functionality of a barrier with a polygonal cross-section (> = 8-fold polygon) equals a circular cross-section of a barrier. The strips themselves are made of an electrically insulating material.
Im Biegebereich des Schirmrohrs müssen die Leisten dessen Krümmung folgen, da sie erfindungsgemäß längs ihrer Erstreckung jeweils den gleichen radialen Abstand zum Schirmrohr aufweisen. Von daher ist es vorgesehen, die Leisten zumindest in den Krümmungsbereichen flexibel auszugestalten, also eine Biegbarkeit in alle Richtungen zu ermöglichen. Wenn eine Leiste beispielsweise über einem Schirmrohr angeordnet ist, welches nach unten gekrümmt ist, so muss die Leiste längs ihrer axialen Erstreckung in vertikaler Richtung biegbar sein. Bei einer nach links oder rechts verlaufenden Krümmung muss eine Biegbarkeit in horizontaler Richtung gegeben sein.In the bending region of the shielding tube, the strips must follow its curvature since, according to the invention, they each have the same radial distance from the shielding tube along their extent. Therefore, it is provided to design the strips flexible at least in the curvature areas, so to allow flexibility in all directions. For example, if a strip is disposed over a screen tube that is curved downwardly, the strip must be bendable along its axial extent in a vertical direction. In the case of a curvature running to the left or right, a bendability in the horizontal direction must be present.
Zur Vereinfachung der erfindungsgemäßen Anordnung von Leisten ist es daher vorteilhaft, wenn auch nicht zwingend erforderlich, zumindest für ein und dieselbe Leistenschicht denselben Leistentyp zu verwenden, welcher im jeweiligen Biegebereich eine entsprechend hohe Flexibilität aufweist.To simplify the arrangement of strips according to the invention, it is therefore advantageous, although not absolutely necessary, to use the same strip type for at least one and the same strip layer, which has a correspondingly high flexibility in the respective bending region.
Ebenfalls sinnvoll, wenn auch nicht zwingend erforderlich, ist es, eine Flexibilität der Leisten lediglich in den Krümmungsbereichen vorzusehen und in den restlichen, gerade verlaufenden Bereichen eine Starrheit der Leisten vorzugeben. Somit wird die Stabilität der gewickelten Isolationsschicht in den axial gerade verlaufenden bereichen erhöht.It also makes sense, although not absolutely necessary, to provide flexibility of the strips only in the areas of curvature and to specify a rigidity of the strips in the remaining, straight areas. Thus, the stability of the wound insulation layer is increased in the axially straight regions.
Auf dieses Weise ist die Herstellung einer ein Schirmrohr hohlzylindrisch umschließenden Isolationsschicht, bzw. einer Barriere, mit einem radial darunterliegenden Hohlraum für die Durchflutung mit Öl in einfacher Weise auch für sehr komplexe Schirmrohrgeometrien mit einer Vielzahl von Krümmungsbereichen gegeben, wobei die eingangs genannten Nachteile vermieden sind.In this way, the production of a shielding tube is a hollow cylindrical enclosing insulation layer, or a barrier, with a radially underlying Cavity for the flooding with oil in a simple manner given also for very complex Schirmrohrgeometrien with a variety of curvature areas, the aforementioned disadvantages are avoided.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Ausleitungsrohres sind mehrere radial zueinander beabstandete Isolationsschichten vorgesehen. Somit sind mehrere Isolationsbarrieren mit darunter liegendem Hohlraum für die Durchflutung mit Öl realisiert, wodurch die Abstände zu Bauteilen mit anderen elektrischen Potentialen reduzierbar sind.In a preferred embodiment of the diversion tube a plurality of radially spaced insulation layers are provided. Thus, several isolation barriers are realized with underlying cavity for the oil to be flooded, whereby the distances to components with other electrical potentials can be reduced.
In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Ausleitungsrohrs sind die zumindest abschnittsweise flexiblen Leisten als gewinkeltes Profil ausgeführt und zumindest im Krümmungsbereich mit mehreren Schlitzen quer zu deren jeweiliger axialen Erstreckung versehen. Ein gewinkeltes Profil beispielsweise mit wenigstens zwei in einem Winkel von 90° zueinander angeordneten und miteinander verbundenen Flachleisten weist bei geringem Materialverbrauch einerseits eine hohe Stabilität in allen möglichen Biegerichtungen auf, was sich insbesondere für die geraden Abschnitte als vorteilhaft erweist. Andererseits ist durch ein abschnittsweises Einschlitzen derartiger Flachleisten in einfacher Weise eine Flexibilität der Leiste erreichbar, so dass letztendlich mehrere wirbelähnliche Leistenabschnitte ausgeprägt sind, welche über einen nicht eingeschlitzten Kernbereich der Leiste flexibel miteinander verbunden sind.In a particularly preferred variant of the diversion tube according to the invention, the at least partially flexible strips are designed as angled profile and are provided at least in the region of curvature with a plurality of slots transversely to their respective axial extent. An angled profile, for example, with at least two arranged at an angle of 90 ° to each other and interconnected flat bars has low material consumption on the one hand a high stability in all possible bending directions, which proves to be particularly advantageous for the straight sections. On the other hand, a flexibility of the strip can be achieved in a simple manner by slitting such flat strips in a simple manner, so that ultimately a plurality of vertebral-like strip sections are pronounced, which are flexibly connected to one another via a non-slit core region of the strip.
Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ausleitungsrohrs ist das gewinkelte Profil einer flexiblen Leiste als X, T, V und/oder Y -Profil ausgeführt. Wenn eine Leiste direkt auf einer zylindrischen Außenfläche angeordnet ist, beispielsweise direkt auf dem Schirmrohr, so bieten sich hier insbesondere ein X-, ein umgedrehtes Y- oder ein umgedrehtes V- Profil an, welches dann mit einer jeweils aus zwei Flachleisten gebildeten Standfläche einen besonders guten Kontakt gewährleistet, beispielsweise auch bei einer Klebeverbindung.According to a particularly preferred embodiment of the diversion tube according to the invention, the angled profile of a flexible strip is designed as an X, T, V and / or Y profile. If a bar is arranged directly on a cylindrical outer surface, for example, directly on the screen tube, then here in particular an X, an inverted Y or an inverted Y-profile offer, which then forms a particular with a respective two flat bars formed surface ensures good contact, for example, in an adhesive bond.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform ist das Schirmrohr in seinem radial äußeren Bereich von einer Grundisolationsschicht von beispielsweise einigen mm Dicke umhüllt. Das betreffende Isolationsmaterial ist - abweichend von den zuvor genannten Isolationsschichten - vorzugsweise als Nassstoff aufzutragen, welcher nach seiner Aushärtung eine entsprechend hohe mechanische Festigkeit und einen guten Kontakt zum Schirmrohr aufweist.According to a further embodiment, the shield tube is in its radially outer region of a base insulating layer, for example, a few mm Thickness wrapped. The insulating material in question is - deviating from the above-mentioned insulating layers - preferably applied as a wet material, which after curing has a correspondingly high mechanical strength and good contact with the shield tube.
In einer weiteren bevorzugten Variante der Erfindung ist die radial innerste Isolationsschicht von dem Schirmrohr oder von dessen Grundisolationsschicht unmittelbar durch die Leisten beabstandet. Bei einem Aufbau des Ausleitungsrohres mit mehreren Barrieren und mehreren radial darunter angeordneten Hohlräumen für die Durchflutung von Öl hat es sich nämlich als zweckmäßig erwiesen, die radiale Dicke der Hohlräume mit zunehmendem radialen Abstand zum Schirmrohr zu erhöhen, also beispielsweise 10mm Dicke für den radial innersten Hohlraum, 25mm für einen zweiten und gegebenenfalls 40mm für einen dritten, sofern dieser erforderlich ist. Eine Dicke von ca. 10mm ist durch eine entsprechende Dicke der jeweiligen Leisten besonders einfach vorgebbar, während Dicken von 15mm und höher bereits Leisten mit unangemessen hohem Querschnitt erfordern würden, obwohl dies selbstverständlich auch möglich ist.In a further preferred variant of the invention, the radially innermost insulating layer is spaced from the screen tube or from its base insulating layer directly by the strips. In a structure of the diversion tube with a plurality of barriers and a plurality of cavities arranged radially below for the passage of oil, it has proven to be expedient to increase the radial thickness of the cavities with increasing radial distance from the shield tube, ie, for example, 10 mm thickness for the radially innermost cavity , 25mm for a second and possibly 40mm for a third, if required. A thickness of about 10 mm is particularly easy to specify by a corresponding thickness of the respective strips, while thicknesses of 15 mm and higher would require strips with an inappropriately high cross-section, although this is of course also possible.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausleitungsrohrs sind die in einem radialen Abstand um das Schirmrohr angeordnete Leisten wenigstens einer Isolationsschicht längs ihrer axialen Erstreckung mit mehreren jeweils axial zueinander beanstandeten, quer zum gekrümmten Pfad angeordneten und eine innere Öffnung aufweisenden Stützringen jeweils an deren radial äußerem Umfang verbunden.In a particularly preferred embodiment of the discharge tube according to the invention arranged at a radial distance around the shield tube bars are at least one insulating layer along its axial extent with a plurality of each axially spaced, arranged transversely to the curved path and an inner opening having support rings each at the radially outer periphery connected.
Diese Stützringe ermöglichen in vorteilhafter Weise eine erhöhte Dicke des jeweiligen Hohlraums - beispielsweise 40mm - bei einem geringeren Leistenquerschnitt - beispielsweise 15mm. Auch die Verwendung ein und desselben Leistentypes ist dann bei mehreren radial beabstandeten Isolationsschichten beziehungsweise Barrieren möglich. Vorzugsweise sind diese Stützringe bei der Herstellung über das Schirmrohr beziehungsweise über eine bereits angeordnete Isolationsschicht zu schieben und in axialer Richtung äquidistant zu verteilen, beispielsweise alle 15cm bis 40cm, wobei im Krümmungsbereich ein reduzierter Abstand benachbarter Stützringe sinnvoll ist. In diesem Bereich sind die jeweiligen Leisten erfindungsgemäß nämlich flexibel ausgeführt und sollten auch entsprechend mehr abgestützt sein.These support rings advantageously allow an increased thickness of the respective cavity - for example, 40mm - at a lower strip cross-section - for example, 15mm. The use of one and the same type of strip is then possible with several radially spaced insulation layers or barriers. These support rings are preferably to be pushed over the shield tube or over an already arranged insulation layer during production and distributed equidistantly in the axial direction, for example every 15 cm to 40 cm, wherein in the curved region a reduced distance of adjacent support rings makes sense. In this area, the respective strips according to the invention are in fact flexible and should also be supported accordingly more.
Gemäß einer Ausprägung der Erfindung umschließt wenigstens ein Stützring eine radial innere Isolationsschicht mit seiner inneren Öffnung in einer mechanischen Wirkverbindung. Dies ist aus Stabilitätsgründen sinnvoll.According to one embodiment of the invention, at least one support ring encloses a radially inner insulation layer with its inner opening in a mechanical operative connection. This is useful for reasons of stability.
Besonders einfach ist eine derartige Wirkverbindung realisierbar, wenn die innere Öffnung eines Stützringes polygonal ausgeprägt ist, und zwar mit derselben Anzahl an Ecken wie die Anzahl an Leisten beträgt, durch welche die radial darunter liegende Isolationsschicht abgestützt ist. Wenn sich nämlich der äußere Querschnitt der Isolationsschicht und der innere Querschnitt der Öffnung des Stützringes ähnlich sind, sich jedoch im Durchmesser beispielsweise um einigem Prozent unterscheiden, so ist ein Stützring besonders einfach über die Isolationsschicht zu schieben. Durch eine anschließende Drehbewegung des Stützringes um die axiale Achse ist dieser dann besonderes einfach in einer Klemmverbindung mit der Isolationsschicht verbindbar. Bei der Verwendung von Stützringen in mehreren Isolationsschichten ist es aus Stabilitätsgründen zumeist sinnvoll, diese ineinander verschachtelt anzuordnen.Particularly simple is such an operative connection can be realized if the inner opening of a support ring is polygonal, with the same number of corners as the number of strips, by which the radially underlying insulating layer is supported. Namely, if the outer cross section of the insulating layer and the inner cross section of the opening of the support ring are similar, but differ in diameter, for example by a few percent, a support ring is particularly easy to push over the insulating layer. By a subsequent rotational movement of the support ring about the axial axis of this is then particularly easy to connect in a clamping connection with the insulating layer. When using support rings in several insulation layers, it is usually useful for reasons of stability to arrange them nested in one another.
Um einen axial durchgehend polygonalen Außenquerschnitt einer Isolationsschicht zu gewährleisten ist auch der äußere Umfang eines Stützringes vorzugsweise polygonal auszugestalten.In order to ensure an axially continuous polygonal outer cross section of an insulating layer and the outer circumference of a support ring is preferably polygonal design.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Querschnitt wenigstens eines Stützringes neben der inneren Öffnung weitere Aussparungen auf. Diese sind insbesondere dazu vorgesehen, um eine Durchflutung der durch die Stützringe gebildeten axial aneinander grenzenden Hohlraumsegmente mit Öl zu ermöglichen.In a further embodiment, the cross section of at least one support ring next to the inner opening further recesses. These are in particular provided to allow a flow through the axially formed by the support rings axially adjacent cavity segments with oil.
Das Material eines Stützringes ist in jedem Fall elektrisch isolierend zu wählen. Als besonders geeignet herausgestellt hat sich unter anderem Pressspan. Dieser ist sowohl leicht zu bearbeiten, weist eine hohe mechanische Stabilität auf und ist geeignet, dauerhaft in Öl eingetaucht zu sein. In ebenso vorteilhafter Weise sind auch die flexiblen Leisten aus Pressspan herstellbar, wobei selbstverständlich auch andere Materialien geeignet sein können.The material of a support ring is to choose in each case electrically insulating. Pressspan has proven particularly suitable. This is both easy to work, has a high mechanical stability and is capable of being permanently immersed in oil. In an equally advantageous manner, the flexible strips of pressboard can be produced, of course, other materials may be suitable.
Der bandförmige Isolierstoff besteht in einer Variante der Erfindung überwiegend aus einem material auf Zellulosebasis, welches sich nämlich besonders gut wickeln lässt. Eine aufwändigere Verwendung eines aushärtenden Nassstoffmaterials wie bei der Grundisolationsschicht ist nicht notwendig. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung ist der bandförmige Isolierstoff wenigstens einseitig mit einer Klebstoffschicht überzogen. So ist in vorteilhafter Weise ein Verrutschen des gewickelten Isolationsbandes verhindert.In a variant of the invention, the band-shaped insulating material predominantly consists of a cellulose-based material, which can be wound particularly well. A more complicated use of a hardening wet material as in the basic insulation layer is not necessary. In a further inventive embodiment of the invention, the band-shaped insulating material is coated on at least one side with an adhesive layer. Thus, a slipping of the wound insulation tape is prevented in an advantageous manner.
Bei der Verwendung von erfindungsgemäßen Ausleitungsrohren in einem Öltransformator führen die erfindungsgemäßen Vorteile zu einem beschleunigten und vereinfachten Herstellungsverfahren und gegebenenfalls auch zu einer geringeren Baugröße aufgrund der verbesserten elektrischen Eigenschaften.When using discharge pipes according to the invention in an oil transformer, the advantages according to the invention lead to an accelerated and simplified production process and possibly also to a smaller size due to the improved electrical properties.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines abschnittsweise gekrümmten Ausleitungsrohres für Hochspannungstransformatoren entsprechend den Ansprüchen 1 bis 13, umfassend wenigstens folgende Schritte:
- Anordnung von zumindest abschnittsweise flexiblen Leisten auf einer Kreisbahn um ein zumindest abschnittsweise gekrümmtes isoliertes Schirmrohr jeweils längs dessen axialer Erstreckung in einem radialen Abstand zu diesem
- bedarfsweises Biegen der Leisten entsprechend der Krümmung des Schirmrohres
- Fixierung der Leisten, beispielsweise durch eine Klebeverbindung
- Umwickeln der Leistenanordnung mit einem bandförmigen Isolationsmaterial, so dass eine das Schirmrohr umschließende und zu diesem beabstandete erste Isolationsschicht gebildet ist
- Überschieben von mehreren Stützringen über die so gebildete hohlzylindrische Isolationsschicht
- axiale Beabstandung und Fixierung der Stützringe, beispielsweise durch eine Klemmverbindung
- Anordnung von abschnittsweise flexiblen Leisten auf einer Kreisbahn um die Außenradien der Stützringe jeweils längs der axialen Erstreckung des abschnittsweise gekrümmten Schirmrohres
- bedarfsweises Biegen der Leisten entsprechend der Biegung des Schirmrohres
- Fixierung der Leisten, beispielsweise durch eine Klemmverbindung
- Umwickeln der Leistenanordnung mit einem bandförmigen Isolationsmaterial, so dass eine die erste Isolationsschicht umschließende und zu dieser beabstandete zweite Isolationsschicht gebildet ist
- Arrangement of at least partially flexible strips on a circular path about an at least partially curved insulated shield tube along the axial extent thereof at a radial distance to this
- as required bending the strips according to the curvature of the shield tube
- Fixation of the strips, for example by an adhesive bond
- Wrapping the strip assembly with a band-shaped insulating material, so that a screen tube surrounding and spaced therefrom first insulation layer is formed
- Slipping of several support rings on the thus formed hollow cylindrical insulating layer
- axial spacing and fixation of the support rings, for example by a clamp connection
- Arrangement of sections of flexible strips on a circular path around the outer radii of the support rings in each case along the axial extent of the partially curved shield tube
- As required bending the strips according to the bending of the shield tube
- Fixation of the strips, for example by a clamp connection
- Wrapping the strip assembly with a band-shaped insulating material, so that a first insulating layer surrounding and spaced therefrom second insulation layer is formed
Die erfindungsgemäßen Vorteile entsprechen denen, welche bereits zuvor beschrieben wurden.The advantages according to the invention correspond to those which have already been described above.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiment possibilities can be found in the further dependent claims.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden.Reference to the embodiments illustrated in the drawings, the invention, further embodiments and other advantages will be described in detail.
Es zeigen:
-
Fig. 1 ein erstes Ausleitungsrohr in einer vereinfachten Darstellung, -
Fig. 2 ein zweites Ausleitungsrohr in vereinfachter Darstellung, -
Fig. 3 ein drittes Ausleitungsrohr in vereinfachter Darstellung, -
Fig. 4 eine neunte flexible Leiste, -
Fig. 5 eine zehnte flexible Leiste, -
Fig. 6 eine elfte flexible Leiste und -
Fig. 7 einen dritten Stützring
-
Fig. 1 a first diversion tube in a simplified representation, -
Fig. 2 a second diversion tube in a simplified representation, -
Fig. 3 a third diversion tube in a simplified representation, -
Fig. 4 a ninth flexible strip, -
Fig. 5 a tenth flexible strip, -
Fig. 6 an eleventh flexible strip and -
Fig. 7 a third support ring
In einem radialen Abstand 22 zur Oberfläche des Schirmrohres 12 sind längs einer um den Pfad 14 gedachten Kreisbahn 24 mehrere erste flexible Leisten 18 mit einem T-förmigen Querschnitt angeordnet. Der Querbalken des T- Profils ist besonders geeignet, um von einem bandförmigen Isolationsstoff umwickelt zu werden. Dort ist nämlich eine Scharfkantigkeit vermieden, durch welche das gewickelte Band beschädigen könnte. Die konkrete Befestigung der Leisten 18 und die Anordnung weiterer Komponenten in dem Raum zwischen Schirmrohr 12 und Kreisbahn 24 seien in dieser Darstellung dahingestellt und werden noch im Weiteren beschrieben. Die Leisten 18 sind in dieser Querschnittsdarstellung äquidistant sternförmig um den Pfad 14 angeordnet, so dass sich ein näherungsweise kreisförmiger polygonaler Querschnitt ergibt, der die von den Leisten getragenen gewickelten Isolationsschicht 16 ergibt. Die Isolationsschicht 16 weist beispielsweise eine Dicke von einigen mm auf, welche durch eine mehrlagige und axial versetzte Umwicklung mit dem bandförmigen Isolationsstoff resultiert. Die Querschnittssegmente zwischen der Kreisbahn 24 und dem Innenumfang der Isolationsschicht 16 stellen jeweilige einen Hohlräume dar, welche bei einem späteren Einbau des Ausleitungsrohres in einem Transformator von Öl durchflutet sind.At a
Eine dritte flexible Leiste 38 ist im oberen Bereich des Schirmrohres und längs des gekrümmten Pfades mit der Oberfläche des Schirmrohres 32 verbunden, beispielsweise durch eine Klebeverbindung. Innerhalb eines gekrümmten Bereiches 46 ist die dritte Leiste 38 mit Schlitzen versehen, welche eine Flexibilität in diesem Bereich gewährleisten. Somit ist es möglich, dass sie der Rechtsbiegung des Schirmrohres 32 folgt. Eine zweite 36 und vierte 40 Leiste sind an den beiden Seitenflächen des Schirmrohres 32 angedeutet, welche in dem gekrümmten Bereich ebenfalls eingeschlitzt sind und der jeweiligen Biegerichtung folgen.A third
Es sind weitere flexible Leisten um den Außenumfang des Schirmrohres 32 angeordnet anzunehmen, diese sind in dieser Darstellung aus zeichnerischen Gründen jedoch nicht dargestellt. Alle diese Leisten zusammen bilden eine innere Leistenanordnung, auf welcher eine innere Isolationsschicht 49 aus bandförmigem Isolationsmaterial gewickelt ist. Aus zeichnerischen Gründen erstreckt sich diese Isolationsschicht 49 in der Darstellung nur über einen Teil der axialen Länge des Schirmrohres 32 und ist auch abweichend in einer Schnittdarstellung gezeigt. Sie ist jedoch als längs der gesamten axialen Länge und komplett um den Umfang des Schirmrohres 32 gewickelt anzunehmen.There are more flexible strips around the outer periphery of the
Um diese innere Isolationsschicht 49 angeordnet sind in axial überwiegend äquidistantem Abstand mehrere Stützringe 50, deren innerer Öffnungsumfang mit dem äußeren Umfang der inneren Isolationsschicht 49 eine mechanische Wirkverbindung eingeht. Eine derartige Wirkverbindung läßt sich vorteilhaft durch eine axiale Drehbewegung eines Stützringes 50 gegenüber der umschlossenen inneren Isolationsschicht 49 erreichen, sofern beide einen aufeinander angepassten polygonalen Querschnitt mit einem dazwischen liegenden Spalt aufweisen.Arranged around this
Analog zur inneren Leistenanordnung sind nunmehr in einem größeren radialen Abstand weitere Leisten, welche mit den Bezugsziffern 42 und 44 angedeutet sind, längs des gekrümmten Pfades 34 angeordnet. Diese sind von den Stützringen 50 getragen und bilden eine äußere Leistenanordnung. Analog zur inneren Isolationsschicht um die innere Leistenanordnung ist um die äußere Leistenanordnung eine zweite Isolationsschicht 48 gewickelt, welche sich abweichend zur Darstellung selbstverständlich ebenfalls längs der gesamten Schirmrohres 32 erstreckt.Analogous to the inner strip arrangement further strips, which are indicated by the
Ein zweiter polygonaler Stützring 72 aus Pressspan umschließt mit seinem inneren Umfangsquerschnitt die polygonal ausgeformte dritte Isolationsschicht 70. Dessen innerer Umfang ist mit mehreren zweiten Aussparungen 76 versehen, welche zunächst eine Durchströmbarkeit mit Öl gewährleisten. Weiterhin geben diese Aussparungen 76 aber dem Stützring 72 auch seine polygonale Innenstruktur. Diese ist nämlich wichtig, um den Stützring 72 auf die dritte Isolationsschicht 70 zu klemmen, wobei in dieser Darstellung der geklemmte Zustand dargestellt ist. Eine Drehung des Rings um ca. 18° nach links oder rechts würde diese Klemmverbindung lösen und der Ring ist dann besonders einfach über die dritte Isolationsschicht 70 zu bewegen.A second
Entsprechend sind auch längs des äußeren Umfangs des Stützringes 72 erste Aussparungen 74 vorgesehen, welche ebenfalls eine axiale Durchströmbarkeit des Stützringes mit Transformatoröl gewährleisten. Die Umfangsbereiche, welche nicht ausgespart sind, sind von einem jeweiligen Querbalken einer jeweiligen T-förmigen Leiste 68 bedeckt, welche mit ihrem Längsbalken in einen entsprechenden Schlitz am Außenumfang des Stützringes 72 geklemmt ist. Durch die ersten Aussparungen 74 ist sichergestellt, dass die um die Leisten 68 gewickelte vierte Isolationsschicht 78 nur von den Leisten getragen wird und daher auch längs ihrer gesamten axialen Erstreckung einen polygonalen Querschnitt aufweist.Correspondingly, first recesses 74 are also provided along the outer circumference of the
- 1010
- erstes Ausleitungsrohr in einer vereinfachten Darstellungfirst diversion tube in a simplified representation
- 1212
- erstes Schirmrohrfirst screen tube
- 1414
- gekrümmter Pfadcurved path
- 1616
- erste Isolationsschichtfirst insulation layer
- 1818
- erste flexible Leistenfirst flexible strips
- 2020
- erster radialer Abstandfirst radial distance
- 2222
- zweiter radialer Abstandsecond radial distance
- 2424
- Kreisbahnorbit
- 3030
- zweites Ausleitungsrohr in vereinfachter Darstellungsecond diversion tube in a simplified representation
- 3232
- zweites Schirmrohrsecond screen tube
- 3434
- gekrümmter Pfadcurved path
- 3636
- zweite flexible Leistesecond flexible bar
- 3838
- dritte flexible Leistethird flexible bar
- 4040
- vierte flexible Leistefourth flexible bar
- 4242
- fünfte flexible Leistefifth flexible bar
- 4444
- sechste flexible Leistesixth flexible bar
- 4646
- gekrümmter Bereichcurved area
- 4848
- zweite Isolationsschichtsecond insulation layer
- 4949
- innere Isolationsschichtinner insulation layer
- 5050
- erste Stützringefirst support rings
- 6060
- drittes Ausleitungsrohr in vereinfachter Darstellungthird diversion tube in a simplified representation
- 6262
- drittes Schirmrohrthird screen tube
- 6464
- GrundisolationsschichtBasic insulation layer
- 6666
- siebte flexible Leistenseventh flexible strips
- 6868
- achte flexible LeistenEighth flexible strips
- 7070
- dritte Isolationsschichtthird insulation layer
- 7272
- zweiter Stützringsecond support ring
- 7474
- erste Aussparungfirst recess
- 7676
- zweite Aussparungsecond recess
- 7878
- vierte Isolationsschichtfourth insulation layer
- 8080
- neunte flexible Leisteninth flexible bar
- 8181
- Querschnittsprofil der neunten flexiblen LeisteCross-sectional profile of the ninth flexible strip
- 8282
- Krümmungsbereich der neunten flexiblen LeisteCurvature of the ninth flexible strip
- 8484
- Schlitzeslots
- 8686
- Kernquerschnittsbereich der neunten flexiblen LeisteCore section area of the ninth flexible strip
- 8888
- Schlitzbereich der neunten flexiblen LeisteSlot area of the ninth flexible strip
- 100100
- zehnte flexible Leistetenth flexible strip
- 101101
- Querschnittsprofil der zehnten flexiblen LeisteCross-sectional profile of the tenth flexible strip
- 102102
- Krümmungsbereich der zehnten flexiblen LeisteCurve area of the tenth flexible strip
- 104104
- Schlitzeslots
- 106106
- Schlitzbereich der zehnten flexiblen LeisteSlot area of the tenth flexible ledge
- 108108
- Kernquerschnittsbereich der zehnten flexiblen LeisteCore section area of the tenth flexible strip
- 120120
- elfte flexible Leisteeleventh flexible strip
- 121121
- Querschnittsprofil der elften flexiblen LeisteCross-sectional profile of the eleventh flexible strip
- 122122
- Krümmungsbereich der elften flexiblen LeisteCurvature of the eleventh flexible strip
- 124124
- Schlitzeslots
- 130130
- dritter Stützringthird support ring
Claims (15)
- Lead-out tube (10, 30, 60) for high-voltage transformers, with a shielding tube (12, 32, 62) consisting of an electrically conductive material which extends hollow-cylindrically around an at least sectionally curved path (14, 34) in the axial direction thereof, with a hollow-cylindrical, shaped electrical insulting layer (16, 48, 49, 70, 78), which is arranged at a first radial distance (20) around the shielding tube (12, 32, 62) along the axial extent thereof, wherein strips (18, 36, 33, 40, 42, 44, 66, 68, 80, 100, 120) are each arranged adjacent to one another at a second radial distance around the shielding tube (12, 32, 62), characterized in that said strips are each arranged along the at least sectionally curved path (14, 34) and are at least sectionally flexible, and in that the insulating layer (16, 48, 49, 70, 78) is wound from a tape-like insulting material around the strips (18, 36, 38, 40, 42, 44, 66, 68, 8C, 100, 120).
- Lead-out tube according to Claim 1, characterized in that a plurality of radially spaced-apart insulating layers (48, 49, 70, 78) are provided.
- Lead-out tube according to either of Claims 1 and 2, characterized in that the at least sectionally flexible strips (18, 36, 38, 40, 42, 44, 66, 68, 80, 100, 120) are configured, as an angled profile and are provided, at least in the region of curvature (46), with a plurality of slots (84, 104, 124) transversely with respect to the respective axial extent thereof.
- Lead-out tube according to Claim 3, characterized in that the angled profile of a flexible strip (18, 36, 38, 40, 42, 44, 66, 68, 80, 100, 120) is in the form of an X-shaped (121), T-shaped (81), V-shaped (101) and/or Y-shaped profile.
- Lead-out tube according to one of the receding claims, characterized in that the shielding tube (12, 32, 62) is enveloped in its radially outer region by a basic insulating layer (64).
- Lead-out tube according to one of the preceding claims, characterised in that the radially innermost insulating layer (70) is spaced apart from the shieling tube (12, 32, 62) or from the basic insulating layer (64) thereof directly by the strips (66).
- Lead-out tube according to one of the preceding claims, characterized in that the strips (18, 36, 38, 40, 42, 44, 66, 68, 80, 100, 120), which are arranged at a radical distance (22) around the shielding tube (12, 32, 62), of at least one insulating layer (16, 48, 70, 78) are connected, along their axial extent, to a plurality of supporting rings (50, 72, 130), in each case on the radially outer circumference thereof, said supporting rings each being spaced apart axially from one another, being arranged transversely with respect to the curved path (14, 34) and having an inner opening.
- Lead-out tube according to Claim 7, characterized in that at least one supporting ring (50, 72, 130) surrounds a radially inner insulating layer (70) with its inner opening with a mechanically operative connection.
- Lead-out tube according to either of Claims 7 and 8, characterized in that the inner opening of the supporting ring (50, 72, 130) and/or the radially outer circumference thereof are polygonal.
- Lead-out tube according to one of Claims 7 to 9, characterized in that the cross section of at least one supporting ring (50, 72, 130) has further cutouts (74, 76), in addition to the inner opening.
- Lead-out tube according to one of Claims 7 to 10, characterized in that the supporting ring (50, 72, 130) consists at least predominantly of pressboard.
- Lead-out tube according to one of the preceding claims, characterized in that the tape-like insulting material consists predominantly of a cellulose-based material.
- Lead-out tube according to one of the preceding claims, characterized in that the tape-like insulating material is coated on at least one side with an adhesive layer.
- Oil-filled transformer witch at least one lead-out tube according to one of Claims 1 to 13.
- Method for producing a sectionally curved lead-out tube (10, 30, 60) for high-voltage transformers corresponding to Claims 1 to 13, comprising at least the following steps:• arranging at least sectionally (82, 102, 122) flexible strips (18, 36, 38, 40, 42, 44, 66, 68, 80, 100, 120) on a circular path (24) around an at least sectionally curved insulated shielding tube (12, 32, 62) in each case along the axial extent thereof at a radial distance (22) therefrom• bending, if necessary, the strips (18, 36, 38, 40, 42, 44, 66, 68, 80, 100, 120) corresponding to the curvature (46) of the shielding tube (12, 32, 62)• fixing the strips (18, 36, 38, 40, 42, 44, 66, 68, 80, 100, 120)• winding a tape-like insulating material around the strip arrangement, with the result that a first insulating layer (70) is formed which surrounds the shielding tube (12, 32, 62) and is spaced apart (20) therefrom• pushing a plurality of supporting rings (50, 72, 130) over the hollow-cylindrical insulating layer (16, 48, 49, 70, 78) formed in this way• axially spacing-apart and fixing the supporting rings (50, 72, 130)• arranging sectionally flexible strips (18, 36, 38, 40, 42, 44, 66, 68, 80, 100, 120) on a circular path (24) around the outer radii of the supporting rings (50, 72, 130) in each case along the axial extent of the sectionally curved shielding tube (12, 32, 62)• bending, if necessary, the strips (18, 36, 38, 40, 42, 44, 66, 68, 80, 100, 120) corresponding to the bend (46) of the shielding tube (12, 32, 62)• fixing the strips• winding a tape-like insulating material around the strip arrangement, with the result that a second insulating layer (78) is formed which surrounds the first insulating layer and is spaced apart therefrom.
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