EP2405451B1 - Mehrphasiger Trocken-Transformator mit mindestens zwei Spulen - Google Patents

Mehrphasiger Trocken-Transformator mit mindestens zwei Spulen Download PDF

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EP2405451B1
EP2405451B1 EP10007133.1A EP10007133A EP2405451B1 EP 2405451 B1 EP2405451 B1 EP 2405451B1 EP 10007133 A EP10007133 A EP 10007133A EP 2405451 B1 EP2405451 B1 EP 2405451B1
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EP
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dry
barrier
type transformer
polyphase
coils
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Marcos Bockholt
Frank Cornelius
Burak Esenlik
Bhavesh Patel
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ABB Schweiz AG
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    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers

Definitions

  • the invention relates to a multiphase dry-type transformer with at least two coils.
  • the three coils are arranged in electrically safe distance next to each other. Especially at high voltages, the necessary distances between the coils associated with the three phases become relatively large in order to withstand the voltage stresses in the surge voltage test. Overall, this leads to a less compact design of the transformer.
  • the Patent US 3302 149 A discloses a three-phase transformer with plate-like insulating elements inserted between the adjacent windings.
  • the patent CN 101645348 A discloses a polyphase transformer with intermediate barriers held by holders.
  • the patent CS 271050 B1 discloses a transformer winding having a plurality of hollow cylindrical interleaved winding modules, wherein barriers are disposed in a gap formed therebetween.
  • the Patent US 4837543 A discloses a single-phase transformer having a carrier-like isolation element for spacing adjacent sides of a winding module.
  • the patent WO 2009/138099 A1 discloses a polygonal toroidal transformer with winding modules, wherein plate-like insulating elements are arranged between the winding modules.
  • the invention has for its object to provide a multi-phase dry-type transformer with at least two coils, which allows a compact design even at high voltages.
  • Two coils can also be used for a single-phase transformer in which a coil is placed on a core with two legs on each leg.
  • each gap can be used both a single barrier and a plurality of juxtaposed barriers.
  • the latter can be interconnected by spacers, which are preferably not arranged in the edge region, in order to increase the creepage path as efficiently as possible.
  • spacers which are preferably not arranged in the edge region, in order to increase the creepage path as efficiently as possible.
  • Fig. 11 shows in addition to the FIGS. 7 and 9 a side view of a spacer 13 or 23 with block 14, groove 15 or 24 and three parallel insulation plates 16, wherein the bottom side 17 of the pad 14 comes into contact with a presser bar / yoke.
  • Fig. 12 shows in addition to Fig. 11 a side view of a practical application of a spacer 13 or 23 with an inserted into the groove 15 or 24 configuration "plate 7 + spacer 9 + plate 8" to provide the inter-phase barrier.
  • Fig. 13 shows in addition to the FIGS. 8 and 10 a side view of a spacer 19 or 26 with block 14, groove 20 or 27, groove 21 or 28 and three parallel insulation plates 16, wherein the bottom side 17 of the pad 14 comes into contact with a presser bar / yoke.
  • Fig. 14 shows in addition to Fig. 13 a side view of a practical application of a spacer 19 or 26 with an inserted into the groove 20 or 27 plate 7 and with an inserted into the groove 21 or 28 plate 8 to provide the inter-phase barrier.
  • FIG. 15 16 different embodiments of equipped with spacers between-phase barriers are shown.
  • an inter-phase barrier created between coils 1 and 2 which is formed from a "plate 7 + a plurality of spacers 9 + plate 8" configuration, this configuration at its lower and upper outer edges respectively into the grooves 15 of spacers 13 is inserted.
  • Fig. 16 is shown between the coils 2 and 3 created between-phase barrier, which is formed of two plates 7, 8, said plates are inserted at its lower and upper outer edge in the corner regions in the grooves 27, 28 of spacers 26.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mehrphasigen Trocken-Transformator mit mindestens zwei Spulen.
  • Bei Dreiphasen-Transformatoren werden üblicherweise die drei Spulen in elektrisch sicherem Abstand nebeneinander angeordnet. Insbesondere bei hohen Spannungen werden die notwendigen Abstände zwischen den den drei Phasen zugeordneten Spulen relativ groß, um den Spannungsbeanspruchungen bei der Stoßspannungsprüfung standzuhalten. Dies führt insgesamt zu einem weniger kompakten Aufbau des Transformators.
  • Die Patentschrift US 3302 149 A offenbart einen dreiphasigen Transformator mit zwischen den benachbarten Wicklungen eingesetzten plattenähnlichen Isolationselementen. Die Patentschrift CN 101645348 A offenbart einen mehrphasigen Transformator mit von Haltern gehaltenen Zwischenbarrieren. Die Patentschrift CS 271050 B1 offenbart eine Transformatorwicklung mit mehreren hohlzylindrisch ineinander verschachtelten Wicklungsmodulen, wobei in einem dazwischen gebildeten Zwischenraum Barrieren angeordnet sind. Die Patentschrift US 4837543 A offenbart einen einphasigen Transformator mit einem trägerartig ausgeprägten Isolationselement zur Beabstandung benachbarter Seiten eines Wicklungsmoduls. Die Patentschrift WO 2009/138099 A1 offenbart einen polygonalen Ringkerntransformator mit Wicklungsmodulen, wobei zwischen den Wicklungsmodulen plattenähnliche Isolationselemente angeordnet sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrphasigen Trocken-Transformator mit mindestens zwei Spulen anzugeben, welcher auch bei hohen Spannungen einen kompakten Aufbau ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen mehrphasigen Trocken-Transformator nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 3.
  • Zwei Spulen können auch für einen einphasigen Transformator verwendet werden, bei dem auf einem Kern mit zwei Schenkeln auf jedem Schenkel eine Spule angeordnet wird.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass infolge der Anordnung der Zwischen-Phasen-Barrieren im Zwischenraum zwischen den einzelnen Spulen die notwendigen Abstände zwischen den Spulen signifikant verringert werden können. Hiermit wird ein kompakter Aufbau des Trocken-Transformators erzielt. Dabei können je Zwischenraum sowohl eine einzelne Barriere als auch mehrere nebeneinander angeordnete Barrieren eingesetzt sein. Letztere können durch Abstandshalter miteinander verbunden sein, die vorzugsweise nicht im Randbereich angeordnet sind, um derart den Kriechweg möglichst effizient zu erhöhen. Des Weiteren ist es vorteilhaft, an den Enden der Barriere in Richtung von (geerdeten) Pressbalken/Jochen eine Kriechwegverlängerung in Form von Abstandshaltern anzubringen.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 - 6
    unterschiedliche Ausführungsformen von Zwischen-Phasen-Barrieren,
    Fig. 7 - 14
    unterschiedliche Ausführungsformen von Abstandshaltern zu einem Pressbalken/Joch eines Trocken-Transformators,
    Fig. 15, 16
    unterschiedliche Ausführungsbeispiele von mit Abstandshaltern bestückten Zwischen-Phasen-Barrieren.
  • In den Fig. 1 - 6 sind unterschiedliche Ausführungsformen von Zwischen-Phasen-Barrieren dargestellt. Bei den Figuren ist eine Sicht auf drei nebeneinander angeordnete Spulen 1, 2, 3 eines dreiphasigen Trocken-Transformators gezeigt, wobei jeweils zwischen den Spulen 1 und 2 sowie zwischen den Spulen 2 und 3 eine aus einem elektrisch isolierenden Material bestehende Zwischen-Phasen-Barriere vorgesehen ist:
    • Gemäß Fig. 1 sind plattenförmige Barrieren 4 in Form gerader, planebener, rechtwinkliger Platten vorgegebener Länge, Breite und Höhe als Zwischen-Phasen-Barrieren eingesetzt.
    • Gemäß Fig. 2 sind in Erweiterung zur Konfiguration gemäß Fig. 1 jeweils Kriechweg-Verlängerungen 5 an den Außenkanten (Enden) der plattenförmige Barrieren 4 angesetzt. Diese Kriechweg-Verlängerungen 5 können z. B. einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, wie gezeigt.
    • Gemäß Fig. 3 werden einstückige Formteile 6 zur Bildung der Zwischen-Phasen-Barrieren verwendet. Diese einstückigen Formteile 6 weisen insbesondere an ihren Aussenkanten zweckmäßig den Kriechweg verlängernde, integrierte Formgebungen auf.
    • Gemäß Fig. 4 ist jede Zwischen-Phasen-Barriere zweiteilig in Form von zwei parallel nebeneinander angeordneten Platten 7, 8 ausgebildet.
    • Gemäß Fig. 5 sind in Erweiterung zur Konfiguration gemäß Fig. 4 jeweils mehrere Abstandshalter 9 zwischen den beiden Platten 7, 8 angeordnet, wobei diese Abstandshalter 9 vorzugsweise nicht im Kantenbereich, sondern hierzu in Richtung zur Plattenmitte hin versetzt angeordnet sind, um auf diese Weise eine Verlängerung des Kriechweges zu gewährleisten.
    • Gemäß Fig. 6 sind in Abwandlung der Ausführungsformen gemäß Fig. 4 oder 5 zwei parallel zueinander angeordnete Platten 10, 11 mit jeweils abgebogenem Endstück als Teile der Zwischen-Phasen-Barriere vorgesehen, wobei wahlweise Abstandshalter 9 zwischen diesen Platten 10, 11 vorgesehen sind.
  • In den Fig. 7 - 13 sind unterschiedliche Ausführungsformen von Abstandshaltern zu einem Pressbalken/Joch eines Trocken-Transformators dargestellt. Diese Abstandshalter dienen zur Schaffung eines definierten Abstandes zwischen der Zwischen-Phasen-Barriere und dem üblicherweise geerdeten Pressbalken/Joch des Trocken-Transformators. Die Abstandshalter bestehen aus einem Klotz aus einem elektrisch isolierenden Material mit mindestens einer Nut auf seiner Oberseite zur Aufnahme einer Zwischen-Phase-Barriere, wobei die Seitenflächen des Klotzes von mindestens einer Isolationsplatte überragt werden, um derart eine Kriechwegverlängerung zu erzielen. Die Bodenseite des Klotzes tritt in Kontakt mit dem Pressbalken/Joch. Bei den Figuren 7 - 10 ist eine Sicht auf einen Abstandshalter gezeigt:
    • Gemäß Fig. 7 weist der Abstandshalter 13 eine Nut 15 im Klotz 14 auf, welcher allseitig von mindestens einer Isolationsplatte 16 überragt wird. Die Breite dieser Nut 15 entspricht der Breite der plattenförmigen Barriere 4 oder der Breite des einstückigen Formteils 6 oder der Breite der Konfiguration "Platte 7 + Abstandshalter 9 + Platte 8" oder der Breite der Konfiguration "Platte 10 + Abstandshalter 9 + Platte 11 ".
    • Gemäß Fig. 8 weist der Abstandshalter 19 zwei parallele Nuten 20, 21 im Klotz 14 auf, welcher allseitig wiederum von mindestens einer Isolationsplatte 16 überragt wird. Die Breite dieser Nuten 20, 21 entspricht der Breite der Platten 7, 8 oder 10, 11. Vorteilhaft kann bei Verwendung des Abstandshalters 19 auf Abstandshalter 9 zwischen den Platten 7, 8 oder 10, 11 verzichtet werden.
    • Gemäß Fig. 9 weist der Abstandshalter 23 eine einseitig endseitig geschlossene Nut 24 im Klotz 14 auf, was den Vorteil hat, dass eine zusätzliche seitliche Fixierung der Zwischen-Phasen-Barriere geschaffen wird, d. h. dieser Abstandshalter 23 wird vorzugsweise in den Eckbereichen der Zwischen-Phasen-Barriere zum Einsatz gelangen.
    • Gemäß Fig. 10 weist der Abstandshalter 26 zwei einseitig endseitig geschlossene Nuten 27, 28 im Klotz 14 auf, was den Vorteil hat, dass eine zusätzliche seitliche Fixierung der Platten 7, 8 der Zwischen-Phasen-Barriere geschaffen wird, d. h. dieser Abstandshalter 26 wird ebenfalls vorzugsweise in den Eckbereichen der Zwischen-Phasen-Barriere zum Einsatz gelangen.
  • Fig. 11 zeigt in Ergänzung zu den Figuren 7 und 9 eine Seitenansicht eines Abstandshalters 13 oder 23 mit Klotz 14, Nut 15 oder 24 und drei parallelen Isolationsplatten 16, wobei die Bodenseite 17 des Klotzes 14 in Kontakt mit einem Pressbaken/Joch tritt.
  • Fig. 12 zeigt in Ergänzung zur Fig. 11 eine Seitenansicht eines praktischen Anwendungsfalls eines Abstandshalters 13 oder 23 mit einer in die Nut 15 oder 24 eingelegten Konfiguration "Platte 7 + Abstandshalter 9 + Platte 8" zur Schaffung der Zwischen-Phasen-Barriere.
  • Fig. 13 zeigt in Ergänzung zu den Figuren 8 und 10 eine Seitenansicht eines Abstandshalters 19 oder 26 mit Klotz 14, Nut 20 oder 27, Nut 21 oder 28 und drei parallelen Isolationsplatten 16, wobei die Bodenseite 17 des Klotzes 14 in Kontakt mit einem Pressbaken/Joch tritt.
  • Fig. 14 zeigt in Ergänzung zur Fig. 13 eine Seitenansicht eines praktischen Anwendungsfalls eines Abstandshalters 19 oder 26 mit einer in die Nut 20 oder 27 eingelegten Platte 7 und mit einer in die Nut 21 oder 28 eingelegten Platte 8 zur Schaffung der Zwischen-Phasen-Barriere.
  • In den Fig. 15, 16 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele von mit Abstandshaltern bestückten Zwischen-Phasen-Barrieren dargestellt. In Fig. 15 ist eine zwischen den Spulen 1 und 2 geschaffene Zwischen-Phasen-Barriere gezeigt, welche aus einer Konfiguration "Platte 7 + mehrere Abstandshalter 9 + Platte 8" gebildet ist, wobei diese Konfiguration an ihrer unteren und oberen Außenkante jeweils in die Nuten 15 von Abstandshaltern 13 eingelegt ist.
  • In Fig. 16 ist eine zwischen den Spulen 2 und 3 geschaffene Zwischen-Phasen-Barriere gezeigt, welche aus zwei Platten 7, 8 gebildet ist, wobei diese Platten an ihrer unteren und oberen Außenkante in den Eckbereichen in die Nuten 27, 28 von Abstandshaltern 26 eingelegt sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Spule
    2
    Spule
    3
    Spule
    4
    plattenförmige Barriere als Zwischen-Phasen-Barriere
    5
    Kriechweg-Verlängerungen an den Enden der plattenförmigen Barriere
    6
    einstückige Formteil zur Bildung einer Zwischen-Phasen-Barriere
    7
    Platte als Teil einer Zwischen-Phasen-Barriere
    8
    Platte als Teil einer Zwischen-Phasen-Barriere
    9
    Abstandshalter
    10
    Platte mit jeweils abgebogenem Endstück als Teil einer Zwischen-Phasen-Barriere
    11
    Platte mit jeweils abgebogenem Endstück als Teil einer Zwischen-Phasen-Barriere
    12
    -
    13
    Abstandshalter zu einem Pressbalken/Joch eines Trocken-Transformators
    14
    Klotz
    15
    Nut
    16
    Isolationsplatte
    17
    Bodenseite des Klotzes
    18
    -
    19
    Abstandshalter zu einem Pressbalken/Joch eines Trocken-Transformators
    20
    Nut
    21
    Nut
    22
    -
    23
    Abstandshalter zu einem Pressbalken/Joch eines Trocken-Transformators
    24
    einseitig endseitig geschlossene Nut
    25
    -
    26
    Abstandshalter zu einem Pressbalken/Joch eines Trocken-Transformators
    27
    einseitig endseitig geschlossene Nut
    28
    einseitig endseitig geschlossene Nut

Claims (8)

  1. Mehrphasiger Trocken-Transformator mit mindestens zwei Spulen (1, 2, 3), wobei eine Zwischen-Phasen-Barriere (4, 6, 7, 8, 10, 11) aus einem elektrisch isolierenden Material im Zwischenraum zwischen den einzelnen Spulen angeordnet ist, wobei die Zwischen-Phasen-Barriere (4, 6) in Form einer einzelnen Barriere ausgebildet ist, wobei die Zwischenphase-Barriere (4) als plattenförmige Barriere in Form einer geraden, planebenen, rechtwinkligen Platte ausgebildet ist dadurch gekennzeichnet, dass Kriechweg-Verlängerungen (5) an den Außenkanten der plattenförmigen Barriere angesetzt sind.
  2. Mehrphasiger Trocken-Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenphase-Barriere (6) als einstückiges Formteil mit integrierten Kriechweg-Verlängerungen ausgebildet ist.
  3. Mehrphasiger Trocken-Transformator mit mindestens zwei Spulen (1, 2, 3), wobei eine Zwischen-Phasen-Barriere (4, 6, 7, 8, 10, 11) aus einem elektrisch isolierenden Material im Zwischenraum zwischen den einzelnen Spulen angeordnet ist, , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen-Phasen-Barriere (7, 8, 10, 11) in Form mehrerer nebeneinander angeordneter Barrieren ausgebildet ist.
  4. Mehrphasiger Trocken-Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Barrieren jeweils abgebogene Endstücke aufweisen.
  5. Mehrphasiger Trocken-Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Barrieren durch Abstandshalter (9) miteinander verbunden sind.
  6. Mehrphasiger Trocken-Transformator nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen-Phasen-Barriere (4, 6, 7, 8, 10, 11) über Abstandshalter (13, 19, 23, 26) mit Pressbalken / Jochen verbunden ist.
  7. Mehrphasiger Trocken-Transformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (13, 19, 23, 26) aus einem Klotz (14) aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, welcher mindestens eine Nut (15, 20, 21, 24, 27, 28) auf seiner Oberseite zur Aufnahme der Zwischen-Phasen-Barriere (4, 6, 7, 8, 10, 11) aufweist und von mindestens einer Isolationsplatte (16) überragt wird.
  8. Mehrphasiger Trocken-Transformator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (24, 27, 28) zur Arretierung eines Eckbereichs der Zwischen-Phasen-Barriere (4, 6, 7, 8, 10, 11) einseitig endseitig geschlossen ist.
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