EP2442322B1 - Öltransformatorisolationsmodul - Google Patents

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EP2442322B1
EP2442322B1 EP10187705A EP10187705A EP2442322B1 EP 2442322 B1 EP2442322 B1 EP 2442322B1 EP 10187705 A EP10187705 A EP 10187705A EP 10187705 A EP10187705 A EP 10187705A EP 2442322 B1 EP2442322 B1 EP 2442322B1
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EP
European Patent Office
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oil
oil transformer
transformer insulation
insulation
corrugated
Prior art date
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EP10187705A
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English (en)
French (fr)
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EP2442322A1 (de
Inventor
Hartmut Brendel
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ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
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Publication date
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Priority to KR1020110104148A priority patent/KR101910457B1/ko
Priority to BRPI1106210A priority patent/BRPI1106210A8/pt
Priority to RU2011141830/07A priority patent/RU2539975C2/ru
Priority to CN201110337857.9A priority patent/CN102456476B/zh
Priority to US13/274,735 priority patent/US20120092110A1/en
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Application granted granted Critical
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/34—Insulators containing liquid, e.g. oil
    • 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
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/322—Insulating of coils, windings, or parts thereof the insulation forming channels for circulation of the fluid
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/56—Insulating bodies
    • 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
    • H01F27/02—Casings

Definitions

  • the invention relates to an oil transformer insulation module according to the preamble of claim 1.
  • Such electrically insulating structures are known from 3,302,149.
  • high-voltage transformers or high-voltage chokes for example, with a rated voltage of 220kV or 380kV, a rated power of> 100MVA and a weight of 200t or higher, are usually located in an oil-filled transformer tank for insulation and cooling purposes the oil serves both insulation and improved cooling.
  • the distance of the high-voltage transformer from the inner wall of the oil tank is essentially due to isolation aspects, ie ultimately the distance of a potential-affected area to a grounded or other potential-charged area and the geometric shape of the components to be isolated from each other.
  • a minimum insulation distance may be required, which makes the oil boiler unnecessarily large or which is not available at all.
  • isolation barriers in insulating-technically particularly critical areas within the oil-filled transformer tank, by means of which the limitedly reliable insulating sections are subdivided in the oil or arranged that a maximum voltage gradient is not exceeded.
  • This offers the advantage that the oil-filled space between the transformer and boiler wall is not unnecessarily large.
  • Such barrier systems usually have solid plates made of presspan, which are arranged on a complex support structure according to the individual requirements within the transformer tank.
  • barrier systems are very inflexible and difficult to assemble and with respect to the geometries to be realized are ultimately limited to a plate shape, which possibly also only isolation technology not optimal arrangements are possible.
  • barrier systems must be dried before being installed in the transformer under heat in vacuum, which discard conventional barrier systems so that they often no longer meet the insulation requirements.
  • the basic idea of the invention is to use a barrier with cavities instead of a solid pressboard barrier, which are completely filled with oil during operation of the transformer.
  • Each path along a surface normal defining the shortest passageway through an oil transformer isolation module thus formed does not extend exclusively in solid insulation material, but rather the cavities are configured by the third layer waveform such that always a portion of the path also passes through oil. Due to the different Isolation capabilities of oil and solid insulating material such as pressboard in combination with their different dielectric constants and the resulting displacements of the electric field results in an overall higher insulation capacity at the same thickness.
  • a path running purely through solid insulating material follows in sections of the waveform of the third layer in an oil transformer insulation module according to the invention and is therefore obliquely longer and corresponding to the shortest path along a surface normal, so that an improved insulation capability also results in this respect.
  • an oil transformer insulation module is to be arranged within an oil tank such that the channels formed by the cavities extend in the vertical direction, ie from bottom to top. In this way, air pockets still in the channels can easily escape upwards when an oil transformer isolation module is submerged in oil. By drawing a vacuum, it is possible to remove possible air pockets particularly reliably from horizontally arranged channels formed by cavities.
  • a planar insulation barrier with a flat insulation module of a few square meters surface, which along the entire surface has a constant distance of a few millimeters, for example 10mm or 20mm, to a flat component to be insulated. Because of possible rejection of the barrier resulting variations in the distance would namely reduce the insulation capacity of the arrangement, even and especially if the distance is thereby locally larger than the desired distance.
  • the third layer is at least partially corrugated trapezoidal.
  • This provides an improved surface connectivity of the formed by the trapezoidal shape plateaus of the third corrugated layer with the adjacent planar first and second layers, which also also has a positive effect on the insulating ability of the ⁇ ltransformatorenisolationsmoduls.
  • the mechanical stability is advantageously increased by the now approximately straight strut shape of the trapezoidal sides between the first and third layer.
  • an oil transformer isolation module according to the invention, at least one further planar layer and an associated further corrugated layer are arranged between the first and second layer, resulting in an alternating sequence of plane and corrugated layers.
  • This multilayer structure advantageously increases both the electrical insulation capability and the mechanical stability.
  • the number of alternating layers can also be twenty or higher, so that a vertical support element with excellent insulating properties can be formed with a very small square base area of an oil transformer insulation module of, for example, 10 cm edge length and correspondingly many layers.
  • an oil transformer insulation module has three or at most five layers and a footprint of one square meter or higher to be usable in its proper function as a barrier wall.
  • the first insulating material corresponds to the second insulating material, apart from the waveform. This simplifies the manufacture of an oil transformer isolation module. Differences in the insulating material could be based, for example, in its thickness, for example 1 mm to 4 mm, or in its flexibility, wherein pressboard variants are each a preferred embodiment.
  • the height of the cavities formed by the corrugated shape corresponds to at least twice the thickness of the non-corrugated second insulation material, wherein a four- or six-fold thickness may well be suitable.
  • the insulation module forms a barrier system which, due to its dimensional stability, also bears directly on the component to be insulated, even after thermal and vacuum-technical processes.
  • the cavities or the channels formed by the cavities extend parallel to an alignment axis, wherein the insulation module is bent at least in regions about a bending axis parallel thereto.
  • the layer structure of an oil transformer isolation module makes it possible in a simple manner to realize curved Konturabiteste. Its high mechanical strength reaches a ⁇ ltransformatorenisolationsmodul only in the layer composite, so that first the individual layers are to be brought into the desired shape before, for example, under application of a pressing pressure, a composite is formed. In this case, a bending of the corrugated third layer parallel to the alignment axis is the mechanically most sensible variant.
  • a suitable bonding agent is a high voltage resistant adhesive such as casein.
  • At least one lateral edge of a corrugated layer is offset inwards relative to the adjacent layers, so that a groove is formed.
  • this groove can be advantageously used to connect to the groove of another oil transformer insulation module, thus providing a modular building block system of standard modules.
  • two oil transformer insulation modules each having at least one groove are arranged side by side on the groove side, wherein a common slot cavity is formed by adjoining grooves.
  • the two oil transformer insulation modules are connected to each other by a further in the form adapted to the common Nuthohlraum and arranged in this further ⁇ ltransformatorenisolationsmodul. If a solid insulating element were used as the connecting element, this would lead to an insulation weak point of the connected modules at their connection point, because in this case the isolation-technical advantage of the oil-filled cavities would not be realized.
  • the use of an oil transformer insulation module for connecting two further oil transformer insulation modules ensures that a sufficiently high level of insulation is also provided at the connection point.
  • a modular system can be advantageously composed of basic geometric modules various arrangements, for example, at least partially curved ⁇ ltransformatorenisolationsmodule to an annular structure, which then axially enclose, for example, isolation technology critical components of an oil transformer, for example, within a dome of an oil boiler.
  • annular structure which then axially enclose, for example, isolation technology critical components of an oil transformer, for example, within a dome of an oil boiler.
  • isolation technology critical components of an oil transformer for example, within a dome of an oil boiler.
  • both a more rectangular or even a more circular structure is conceivable, which can simply be arranged like a segment around a component, which would not be possible with a non-modular ring structure.
  • Such ring structures are in Particularly simple way also from four completely equal segments feasible, which simplifies the production. But it is also any other combination conceivable, for example, staircase-like or U-shaped. Of course, sharp edges are to be avoided and executed with a corresponding bending radius, for
  • An oil transformer with an oil boiler and at least one oil transformer insulation module according to the invention or an arrangement of oil transformer insulation modules can thus also be manufactured in a particularly advantageous manner with a somewhat smaller oil tank.
  • Fig. 1 shows a section 10 through a portion of an oil-filled oil transformer Isolationsmoduls.
  • a first planar layer 12 of a first insulating material is connected at a plurality of connection points, one of which is designated by the reference numeral 22, with a third corrugated layer 16 of a second insulating material.
  • the other side of the third corrugated layer 16 is connected to a second planar layer 14 of a first insulating material at further connection points 24, so that between the flat layers 12, 14 and the corrugated layer 16th Hollows 18, 20 are formed, which are indicated in the figure as filled with oil 26.
  • These are open at the lateral edges of the oil transformer insulation module and have a channel-like shape.
  • An oil transformer insulation module only has its full electrical insulation capability if all the cavities are completely filled with a corresponding liquid insulation medium and no air-filled areas are left.
  • Material materials of pressboard or other stable pulp material are particularly suitable as insulating materials, wherein the thickness of a respective first or second layer may be for example 2mm to 5mm and the thickness of a corrugated third layer, for example 10mm to 20mm, the latter being an actual material thickness 30 and a height 28 of a respective cavity 18, 20 composed.
  • this structure is particularly lightweight, so that such a module compared to a solid insulation barrier wall, for example, when mounting in an oil tank of an oil transformer to be manufactured is particularly easy to handle.
  • the connection points 22, 24 can be realized for example with a suitable high-voltage resistant adhesive such as casein.
  • Fig. 2 shows a section 40a through two oil transformer Isolationsmodule 42, 44, which in turn have at one of its side edges a groove through which a respective Nuthohlraum 46, 48 is formed.
  • Manufacturing technology is the respective groove realized by a displacement or shortening of the corrugated layer to the inside, so that the two outer layers protrude accordingly.
  • the two oil transformer insulation modules 42, 44 are arranged on the groove side by side, so that a common Nuthohlraum is formed by the two Nuthohlsammlung 46, 48, as shown in the section 40a.
  • the section 40b corresponds to the section 40a, but here, instead of the Nuthohl gleich in their position, a third ⁇ ltransformatorenisolationsmodul is shown, which is positively arranged in the common Nuthohlraum and connects the other two ⁇ ltransformatorenisolationsmodule together.
  • the third oil transformer insulation module 50 also has a layer structure according to the invention with channel-like cavities, whereby it has an improved insulation capability compared to a correspondingly solid module. Therefore, it is advantageously avoided that the associated ⁇ ltransformatorenisolationsmodule have a reduced insulation capacity at the junction.
  • the depth of a groove should be two to six times the thickness of the corrugated layer to ensure a mechanically stable connection.
  • Fig. 3 shows a section 60 through two further connected oil transformer Isolationsmodule 62, 64, which are arranged in oil 70. These have a respective half-shell-shaped structure and in the assembled state form a hollow cylindrical element which extends around a rotation axis 72. Both oil transformer insulation modules 62, 64 have at their respective two straight edges a groove and are arranged against each other so that the respective opposing grooves each form a common Nuthohlraum. In these Nuthohlthough a slightly thinner sixth 66 and a seventh 67 ⁇ ltransformatorenisolationsmodul are arranged, through which the two other oil transformer isolation modules 62, 64 are positively connected. It should be expressly mentioned that the layer structure according to the invention with floodable cavities is not shown in this figure, but it is assumed to be present and flooded with oil 70.
  • the two oil transformer insulation modules 62, 64 are preferably made in a corresponding semi-cylindrical shape, wherein first each individual layer brought into the desired shape, provided in sections with an adhesive and was connected to the or each adjacent layers. A curing of the adhesive is preferably carried out under elevated pressure at an elevated temperature, for example in an oven. As usual with layered composites, they have after formation of the composite an extreme strength and low weight.
  • Fig. 4 shows a section through four similar oil transformer insulation modules, which are connected by four further oil transformer isolation modules to form a rectangular ring structure, in which case the corners each have a bending radius.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Öltransformatorisolationsmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche elektrisch isolierende Strukturen sind aus 3 302 149 bekannt.
  • Es ist allgemein bekannt, dass Hochspannungstransformatoren oder auch Hochspannungsdrosseln, beispielsweise mit einer oberspannungsseitigen Nennspannung von 220kV oder 380kV, einer Nennleistung von >100MVA und einem Gewicht von 200t oder höher, zu Isolations- und Kühlzwecken zumeist in einem mit Öl gefüllten Transformatorkessel angeordnet sind, wobei das Öl sowohl der Isolation als auch der verbesserten Kühlung dient. Der Abstand des Hochspannungstransformators von der inneren Wandung des Ölkessels ist im Wesentlichen durch isolationstechnische Aspekte bedingt, also letztendlich von dem Abstand eines potentialbehafteten Bereiches zu einem geerdeten oder mit einem anderen potentialbehafteten Bereich sowie der geometrischen Form der gegeneinander zu isolierenden Komponenten. Je nach vorgegebenen Randbedingungen kann jedoch ein Mindestisolationsabstand erforderlich sein, welcher den Ölkessel unnötig groß werden lässt beziehungsweise, welcher überhaupt nicht zur Verfügung steht.
  • Daher ist es üblich, in isolationstechnisch besonders kritischen Bereichen innerhalb des ölgefüllten Transformatorkessels wandähnliche sogenannte Isolationsbarrieren anzuordnen, durch welche die nur begrenzt belastbaren Isolierstrecken im Öl so unterteilt oder angeordnet werden, dass ein maximaler Spannungsgradient nicht überschritten wird. Dies bietet den Vorteil, dass der ölgefüllte Raum zwischen Transformator und Kesselwandung nicht unnötig groß auszuführen ist. Derartige Barrieresysteme weisen zumeist massive Platten aus Presspan auf, welche an einer komplexen Haltekonstruktion entsprechend den individuellen Anforderungen innerhalb des Transformatorkessels angeordnet sind.
  • Nachteilig ist jedoch, dass derartige Barrieresysteme sehr unflexibel und schwierig zu montieren sind und bezüglich der zu realisierenden Geometrien letztendlich auf eine Plattenform begrenzt sind, wodurch gegebenenfalls auch nur isolationstechnisch nicht optimale Anordnungen ermöglicht sind. Weiterhin müssen Barrieresysteme vor deren Verbau im Transformator unter Wärmeeinwirkung in Vakuum getrocknet werden, wodurch sich herkömmliche Barrierensysteme verwerfen, so dass sie oft die isolationstechnischen Anforderungen nicht mehr erfüllen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Öltransformatorisolation mit verbesserter Isolationsfähigkeit bereitzustellen, welche besonders flexibel im Design und formstabil gegenüber den Trocknungsprozessen ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Die Grundidee der Erfindung besteht darin, anstelle einer massiven Pressspanbarriere eine Barriere mit Hohlräumen zu verwenden, welche beim Betrieb des Transformators komplett mit Öl gefüllt sind. Jeder Pfad längs einer den kürzesten Durchschlagsweg bestimmenden Oberflächennormalen durch ein so gebildetes Öltransformatorisolationsmodul verläuft nicht ausschließlich in festem Isolationsmaterial, vielmehr sind die Hohlräume durch die Wellenform der dritten Lage derart ausgestaltet, dass stets ein Teil des Pfades auch durch Öl verläuft. Bedingt durch die verschiedenen Isolationsfähigkeiten von Öl und festem Isolationsstoff wie Pressspan in Kombination mit deren unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten und daraus resultierenden Verdrängungen des elektrischen Feldes ergibt sich so eine insgesamt höhere Isolationsfähigkeit bei gleicher Dicke. Ein rein durch festen Isolationsstoff verlaufender Pfad folgt bei einem erfindungsgemäßen Öltransformatorisolationsmodul abschnittsweise der Wellenform der dritten Lage und ist daher schräg und gegenüber dem kürzesten Pfad längs einer Flächennormalen entsprechend länger, so dass sich auch diesbezüglich eine verbesserte Isolationsfähigkeit ergibt.
  • Voraussetzung für eine erfindungsgemäße Isolationsfähigkeit eines Öltransformatorisolationsmoduls im Betrieb ist jedoch, dass dessen Hohlräume komplett mit Öl geflutet und Lufteinschlüsse vermieden sind. Hierzu sind alle Hohlräume so auszugestalten, dass sie zumindest von einer, vorzugsweise von zwei Seiten flutbar sind. Selbstverständlich lässt sich anstelle des bewährten flüssigen Isolationsmittels Öl auch ein anderes geeignetes flüssiges Isolationsmittel verwenden. Eine Flutung eines Öltransformatorisolationsmoduls mit Öl erfolgt durch dessen offene Seitenkanten, in welche die durch die gewellte dritte Lage entstandenen Hohlräume sozusagen als Kanäle münden. Vorzugsweise ist ein Öltransformatorisolationsmodul daher derart innerhalb eines Ölkessels anzuordnen, dass die durch die Hohlräume gebildeten Kanäle in vertikaler Richtung verlaufen, also von unten nach oben. Auf diese Weise können sich in den Kanälen noch befindliche Lufteinschlüsse einfach nach oben entweichen, wenn ein Öltransformatorisolationsmodul in Öl getaucht ist. Durch ein Ziehen eines Vakuums lassen sich besonders zuverlässig eventuelle Lufteinschlüsse auch aus waagerecht angeordneten durch Hohlräume gebildete Kanäle entfernen.
  • Um eine mechanische Stabilität eines Öltransformatorisolationsmoduls zu gewährleisten ist die Verwendung eines mechanisch festen Isolationsmaterials zur Bildung der drei Lagen notwendig. Hier hat sich insbesondere in der Kombination mit dem Isolationsmittel Öl das Isolationsmaterial Pressspan oder ein anderes entsprechend hartes Material auf Zellstoffbasis bewährt. Gänzlich ungeeignet ist hingegen ein weiches Zellstoffmaterial wie Pappe. In dem Verbund der ersten bis dritten Lage ergibt sich somit eine hohe mechanische Stabilität eines Öltransformatorisolationsmoduls. Es sei in diesem Zusammenhang noch einmal darauf hingewiesen, dass eine Verwerfung eines Öltransformatorisolationsmoduls aufgrund dessen schichtartigen Aufbaus ausgeschlossen oder zumindest deutlich reduziert ist. So ist es beispielsweise auch möglich, eine flächige Isolationsbarriere mit einem flächigen Isolationsmodul von einigen Quadratmetern Oberfläche aufzubauen, welches entlang der gesamten Fläche einen konstanten Abstand von einigen Millimetern, beispielsweise 10mm oder 20mm, zu einer flächigen zu isolierenden Komponente aufweist. Durch eventuelle Verwerfung der Barriere entstehende Variationen des Abstandes würden nämlich das Isolationsvermögen der Anordnung reduzieren, auch und gerade wenn der Abstand dadurch stellenweise größer wird als der gewünschte Abstand.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Öltransformatorisolationsmoduls ist die dritte Lage zumindest bereichsweise trapezähnlich gewellt. Dies bietet eine verbesserte flächige Verbindungsmöglichkeit der durch die Trapezform gebildeten Plateaus der dritten gewellten Lage mit den angrenzenden ebenen ersten und zweiten Lagen, was sich zudem auch positiv auf die Isolationsfähigkeit des Öltransformatorisolationsmoduls auswirkt. Darüber hinaus ist die mechanische Stabilität durch die nunmehr annähernd gerade Strebenform der Trapezseiten zwischen erster und dritter Lage vorteilhaft gesteigert.
  • Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen Öltransformatorisolationsmoduls sind wenigstens eine weitere ebene Lage und eine damit verbundene weitere gewellte Lage zwischen der ersten und zweiten Lage angeordnet, so dass sich eine alternierende Abfolge von ebenen und gewellten Lagen ergibt. Diese mehrlagige Struktur steigert in vorteilhafter Weise sowohl die elektrische Isolationsfähigkeit als auch die mechanische Stabilität. Die Anzahl der alternierenden Lagen kann im Extremfall durchaus auch zwanzig oder höher sein, so dass sich bei einer sehr kleinen quadratischen Grundfläche eines Öltransformatorisolationsmoduls von beispielsweise 10cm Kantenlänge und entsprechend vielen Lagen ein vertikales Stützelement mit hervorragenden Isolationseigenschaften bilden lässt. Üblicherweise weist ein Öltransformatorisolationsmodul jedoch drei oder maximal fünf Lagen und eine Grundfläche von einem Quadratmeter oder höher auf, um in seiner eigentlichen Funktion als Barrierewand einsetzbar zu sein.
  • Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsform entspricht das erste Isolationsmaterial dem zweiten Isolationsmaterial, abgesehen von der Wellenform. Hierdurch ist die Fertigung eines Öltransformatorisolationsmoduls vereinfacht. Unterschiede im Isolationsmaterial könnten beispielsweise in dessen Dicke, beispielsweise 1mm bis 4mm, oder in dessen Flexibilität begründet sein, wobei Pressspanvarianten eine jeweils bevorzugte Ausführungsform sind.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante entspricht die Höhe der durch die gewellte Form gebildeten Hohlräume wenigstens der doppelten Dicke des ungewellten zweiten Isolationsmaterials, wobei auch eine vier- oder sechsfache Dicke durchaus geeignet sein kann. Hierdurch ist sichergestellt, dass jeder längs einer Oberflächennormalen durch das Öltransformatorisolationsmodul verlaufende Isolationspfad zu einem Mindestanteil durch Öl verläuft, wodurch die Isolationsfähigkeit vorteilhaft gesteigert und die Verdrängung des elektrischen Feldes infolge der höheren Permittivität des Pressspans minimiert ist. Das Isolationsmodul bildet dabei ein Barrierensystem aus, welches durch seine Formstabilität auch nach thermischen und vakuumtechnischen Prozessen vorteilhaft am zu isolierenden Bauteil direkt anliegt.
  • Gemäß einer bevorzugten Variante verlaufen die Hohlräume beziehungsweise die durch die Hohlräume gebildeten Kanäle parallel zu einer Ausrichtungsachse wobei das Isolationsmodul zumindest bereichsweise um eine hierzu parallele Biegeachse gebogen ist. Die Lagenstruktur eines Öltransformatorisolationsmoduls ermöglicht es auf einfache Weise, auch gebogene Konturabschnittte zu realisieren. Seine hohe mechanische Festigkeit erreicht ein Öltransformatorisolationsmodul erst im Lagenverbund, so dass zuerst die Einzellagen in die gewünschte Form zu bringen sind, bevor beispielsweise unter Aufbringen eines Pressdruckes ein Verbund gebildet wird. Hierbei ist eine Biegung der gewellten dritten Lage parallel zur Ausrichtungsachse die mechanisch sinnvollste Variante. Ein geeignetes Verbindungsmittel ist ein hochspannungsbeständiger Klebstoff wie zum Beispiel Kasein. Die so sehr einfach herzustellenden Formteile ermöglichen eine bedarfsgerechte Anpassung von deren Geometrie an die jeweiligen isolationstechnischen Anforderungen innerhalb eines Öltransformators. So ist es beispielsweise ohne weiteres möglich, ein hohlzylindrisches Öltransformatorisolationsmodul zu fertigen, welches beispielsweise in einem Ausleitungsdom eines Öltransformatorkessels platziert werden kann. Seine gewünschte Isolationsfähigkeit erreicht ein Isolationsmodul erfindungsgemäß erst dann, wenn alle Hohlräume mit Öl oder einem anderen geeigneten flüssigen Isolationsmittel gefüllt sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Öltransformatorisolationsmoduls ist wenigstens eine seitliche Kante einer gewellten Lage gegenüber den angrenzenden Lagen nach innen versetzt ist, so dass eine Nut gebildet ist. Diese Nut kann nämlich in vorteilhafter Weise genutzt werden, um eine Verbindung mit der Nut eines weiteren Öltransformatorisolationsmoduls herzustellen und so ein modulares Bausteinsystem aus Standardmodulen bereitzustellen.
  • Demgemäß sind entsprechend einer Anordnungsvariante von Öltransformatorisolationsmodulen zwei jeweils wenigstens eine Nut aufweisende Öltransformatorisolationsmodule nutseitig nebeneinander angeordnet, wobei durch aneinander grenzende Nuten ein gemeinsamer Nuthohlraum gebildet ist. Die beiden Öltransformatorisolationsmodule sind dabei durch ein in der Form auf den gemeinsamen Nuthohlraum angepasstes und in diesem angeordnetes weiteres Öltransformatorisolationsmodul miteinander verbunden. Würden als Verbindungselement nämlich ein massives Isolationselement verwendet, würde dies zu einer Isolationsschwachstelle der verbundenen Module an ihrer Verbindungsstelle führen, weil hier der isolationstechnische Vorteil der ölgefüllten Hohlräume gerade nicht realisiert wäre. Durch die Verwendung eines Öltransformatorisolationsmoduls zur Verbindung zweier weiterer Öltransformatorisolationsmodule ist jedoch gewährleistet, dass auch an der Verbindungsstelle eine hinreichend hohe Isolationsfähigkeit gegeben ist.
  • Aus einem derartigen modularen System lassen sich in vorteilhafter Weise aus geometrischen Grundmodulen verschiedenste Anordnungen zusammensetzen, beispielsweise mehrere zumindest abschnittsweise gebogene Öltransformatorisolationsmodule zu einer ringförmigen Struktur, welche dann beispielsweise isolationstechnisch kritische Komponenten eines Öltransformators, beispielsweise innerhalb eines Doms eines Ölkessels, axial umschließen. Hierbei ist je nach Anforderungen sowohl eine eher rechteckige oder auch eine eher kreisförmige Struktur denkbar, welche sich einfach segmentartig um eine Komponente anordnen lässt, was bei einer nicht-modularen Ringstruktur nicht möglich wäre. Derartige Ringstrukturen sind in besonders einfacher Weise auch aus vier völlig gleichen Segmenten realisierbar, was die Herstellung vereinfacht. Es ist aber auch jedwede andere Kombination denkbar, beispielsweise auch treppenähnlich oder U-förmig. Selbstverständlich sind scharfe Kanten zu vermeiden und mit einem entsprechenden Biegeradius auszuführen, beispielsweise 5cm.
  • Ein Öltransformator mit Ölkessel und wenigstens einem erfindungsgemäßen Öltransformatorisolationsmodul oder einer Anordnung von Öltransformatorisolationsmodulen kann somit auch in besonders vorteilhafter Weise mit einem etwas kleineren Ölkessel gefertigt werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch ein ölgefülltes Öltransformatorisolationsmodul,
    Fig. 2
    einen Schnitt durch zwei verbundene Öltransformatorisolationsmodule sowie
    Fig.3
    einen Schnitt durch zwei weitere verbundene Öltransformatorisolationsmodule
    Fig. 4
    einen Schnitt durch vier weitere verbundene Öltransformatorisolationsmodule
  • Fig. 1 zeigt einen Schnitt 10 durch einen Abschnitt eines ölgefüllten Öltransformatorisolationsmoduls. Eine erste ebene Lage 12 aus einem ersten Isolationsmaterial ist an mehreren Verbindungsstellen, von denen eine exemplarisch mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet ist, mit einer dritten gewellten Lage 16 eines zweiten Isolationsmaterials verbunden. Die andere Seite der dritten gewellten Lage 16 ist mit einer zweiten ebenen Lage 14 eines ersten Isolationsmaterials an weiteren Verbindungsstellen 24 verbunden, so dass zwischen den ebenen Lagen 12, 14 und der gewellten Lage 16 Hohlräume 18, 20 gebildet sind, welche in der Fig. als mit Öl 26 gefüllt angedeutet sind. Diese sind an den seitlichen Kanten des Öltransformatorisolationsmoduls offen und weisen eine kanalähnliche Form auf. Damit ist sichergestellt, dass jeder Kanal über die seitlichen Kanten mit einem flüssigen Isolationsmedium, in diesem Beispiel Öl 26, flutbar ist. Ein Öltransformatorisolationsmodul weist nämlich nur dann seine volle elektrische Isolationsfähigkeit auf, wenn alle Hohlräume komplett mit einem entsprechenden flüssigen Isolationsmedium gefüllt sind und keine luftgefüllten Bereiche mehr vorhanden sind. Als Isolationsmaterialien sind insbesondere Materialvarianten von Pressspan oder einem anderen stabilen Zellstoffmaterial geeignet, wobei die Dicke einer jeweiligen ersten beziehungsweise zweiten Lage beispielsweise 2mm bis 5mm betragen kann und die Dicke einer gewellten dritten Lage beispielsweise 10mm bis 20mm, wobei sich letzterer Wert aus einer eigentlichen Materialdicke 30 und einer Höhe 28 eines jeweiligen Hohlraums 18, 20 zusammensetzt. In nicht ölbefülltem Zustand ist dieser Aufbau besonders leichtgewichtig, so dass ein derartiges Modul im Vergleich zu einer massiven Isolationsbarrierewand beispielsweise bei der Montage in einen Ölkessel eines zu fertigenden Öltransformators besonders einfach zu handhaben ist.
  • Durch eine trapezähnliche Form der gewellten Lage 16 ist eine flächige Kontaktierung 22, 24 der ersten 12 und zweiten 14 Lage mit der dritten Lage 16 an den somit abgeplatteten Flächen ermöglicht, was sich im Vergleich zu einer sinusähnlichen Wellenform aufgrund der größeren Kontaktfläche sowohl positiv auf die mechanische Stabilität des Öltransformatorisolationsmoduls auswirkt als auch auf dessen Isolationsfähigkeit. Der durch die Trapezform gebildete schräge Verbindungssteg läuft nämlich in einem fest definierten Winkel auf die erste Lage 12 zu und nicht wie bei einer Sinusform in einem beliebig spitzen Winkel, durch welchen die angrenzenden kanalähnlichen Hohlräume 18, 20 im Verbindungsstellenbereich entsprechend spitz ausgeprägt und schwer mit Öl zu füllen wären, was sich beides negativ auf das Isolationsvermögen auswirkt. Die Verbindungsstellen 22, 24 können beispielsweise mit einem geeigneten hochspannungsbeständigen Klebstoff wie Kasein realisiert sein.
  • Fig. 2 zeigt einen Schnitt 40a durch zwei Öltransformatorisolationsmodule 42, 44, welche ihrerseits an einer ihrer Seitenkanten eine Nut aufweisen, durch welche ein jeweiliger Nuthohlraum 46, 48 gebildet ist. Fertigungstechnisch ist die jeweilige Nut durch ein Versetzen oder Verkürzen der gewellten Lage nach innen realisiert, so dass die beiden äußeren Lagen entsprechend vorstehen. Die beiden Öltransformatorisolationsmodule 42, 44 sind nutseitig nebeneinander angeordnet, so dass durch die beiden Nuthohlräume 46, 48 ein gemeinsamer Nuthohlraum gebildet ist, wie in dem Schnitt 40a dargestellt. Der Schnitt 40b entspricht dem Schnitt 40a, jedoch ist hier anstelle der Nuthohlräume an deren Position ein drittes Öltransformatorisolationsmodul gezeigt, welches formschlüssig in dem gemeinsamen Nuthohlraum angeordnet ist und die beiden anderen Öltransformatorisolationsmodule miteinander verbindet. Auch das dritte Öltransformatorisolationsmodul 50 weist eine erfindungsgemäße Lagenstruktur mit kanalähnlichen Hohlräumen auf, wodurch es gegenüber einem entsprechend massiv ausgeführten Modul eine verbesserte Isolationsfähigkeit aufweist. Daher ist in vorteilhafter Weise vermieden, dass die damit verbundenen Öltransformatorisolationsmodule an der Verbindungsstelle eine verringerte Isolationsfähigkeit aufweisen. Die Tiefe einer Nut sollte beispielsweise dem Zwei - Sechsfachen der Dicke der gewellten Lage entsprechen, um eine mechanisch hinreichend stabile Verbindung zu gewährleisten.
  • Fig. 3 zeigt einen Schnitt 60 durch zwei weitere verbundene Öltransformatorisolationsmodule 62, 64, welche in Öl 70 angeordnet sind. Diese weisen eine jeweils halbschalenförmige Struktur auf und bilden in zusammengesetztem Zustand ein hohlzylindrisches Element, welches sich um eine Rotationsachse 72 erstreckt. Beide Öltransformatorisolationsmodule 62, 64 weisen an ihren jeweiligen beiden geraden Kanten eine Nut auf und sind derart gegeneinander angeordnet, dass die jeweils gegenüber liegenden Nuten jeweils einen gemeinsamen Nuthohlraum bilden. In diesen Nuthohlräumen sind jeweils ein etwas dünneres sechstes 66 und ein siebtes 67 Öltransformatorisolationsmodul angeordnet, durch welche die beiden weiteren Öltransformatorisolationsmodule 62, 64 formschlüssig verbunden sind. Es sei noch ausdrücklich erwähnt, dass die erfindungsgemäße Lagenstruktur mit flutbaren Hohlräumen in dieser Fig. nicht dargestellt ist, sie jedoch als vorhanden und mit Öl 70 geflutet anzunehmen ist.
  • Die beiden Öltransformatorisolationsmodule 62, 64 sind vorzugsweise in einer entsprechend halbzylinderähnlichen Form hergestellt, wobei zuerst jede einzelne Lage in die gewünschte Form gebracht, abschnittsweise mit einem Klebstoff versehen und mit der oder den jeweils angrenzenden Lagen verbunden wurde. Eine Aushärtung des Klebstoffes erfolgt vorzugsweise unter erhöhtem Druck bei einer erhöhten Temperatur, beispielsweise in einem Ofen. Wie bei lagenartigen Verbundwerkstoffen üblich, weisen diese nach Bildung des Verbundes eine extreme Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht auf.
  • Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch vier gleichartige Öltransformatorisolationsmodule, welche mittels vier weiterer Öltransformatorisolationsmodule zu einer rechteckigen Ringstruktur verbunden sind, wobei hier die Ecken jeweils einen Biegeradius aufweisen.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Schnitt durch ein ölgefülltes Öltransformatorisolationsmodul
    12
    erste ebene Lage
    14
    zweite ebene Lage
    16
    dritte gewellte Lage
    18
    erster Hohlraum
    20
    zweiter Hohlraum
    22
    erste Verbindungsstelle
    24
    zweite Verbindungsstelle
    26
    Öl
    28
    Höhe eines Hohlraums
    30
    Dicke des zweiten Isolationsmaterials
    40a,b
    Schnitt durch zwei verbundene Öltransformatorisolationsmodule
    42
    erstes Öltransformatorisolationsmodul
    44
    zweites Öltransformatorisolationsmodul
    46
    erster Nuthohlraum
    48
    zweiter Nuthohlraum
    50
    drittes Öltransformatorisolationsmodul
    60
    Schnitt durch zwei weitere verbundene Öltransformatorisolationsmodule
    62
    viertes Öltransformatorisolationsmodul
    64
    fünftes Öltransformatorisolationsmodul
    66
    sechstes Öltransformatorisolationsmodul
    68
    siebtes Öltransformatorisolationsmodul
    70
    Öl
    72
    Rotationsachse
    80
    Schnitt durch vier verbundene Öltransformatorisolationsmodule

Claims (12)

  1. Öltransformatorisolationsmodul (10, 42, 44, 50, 62, 64, 66, 68) mit wenigstens einer ersten (12) flächigen und einer zweiten (14) dazu benachbarten und überwiegend parallelen Lage aus einem mechanisch festen, flächigen ersten Isolationsmaterial, wobei
    die erste (12) und die zweite (14) Lage Isolationsmaterial mit einer dritten dazwischen angeordneten, gewellten Lage (16) aus einem mechanisch festen, flächigen, zweiten Isolationsmaterial verbunden (22, 24) und beabstandet sind, wobei die dritte Lage (16) seitliche Kanten aufweist und derart gewellt ist, dass alle durch die gewellte Form gebildeten Hohlräume (18, 20) über die seitlichen Kanten komplett mit einer Flüssigkeit (26, 70) flutbar sind, dadurch gekennzeichnet dass die Höhe (28) der durch die gewellten Form gebildeten Hohlräume (18, 20) wenigstens der doppelten Dicke (30) des ungewellten zweiten Isolationsmaterials entspricht.
  2. Öltransformatorisolationsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Lage (16) zumindest bereichsweise trapezähnlich gewellt ist.
  3. Öltransformatorisolationsmodul nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere flächige Lage und eine damit verbundene weitere gewellte Lage zwischen der ersten (12) und zweiten (14) Lage angeordnet sind, so dass sich eine alternierende Abfolge von flächigen (12, 14) und gewellten (16) Lagen ergibt.
  4. Öltransformatorisolationsmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Isolationsmaterial dem zweiten Isolationsmaterial entspricht.
  5. Öltransformatorisolationsmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (18, 20) parallel zu einer Ausrichtungsachse (72) verlaufen und dass das Isolationsmodul (10, 42, 44, 50, 62, 64, 66, 68) zumindest bereichsweise um eine hierzu parallele Biegeachse gebogen ist.
  6. Öltransformatorisolationsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dessen jeweilige Lagen (12, 14, 16) in bereits gebogenem Zustand miteinander verbunden (22, 24) wurden.
  7. Öltransformatorisolationsmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Lagen (12, 14, 16) mittels eines hochspannungsbeständigen Klebstoffes miteinander verbunden (22, 24) sind.
  8. Öltransformatorisolationsmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle durch die gewellte Form gebildeten Hohlräume (18, 20) komplett mit Öl (26, 70) geflutet sind.
  9. Öltransformatorisolationsmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine seitliche Kante einer gewellten Lage (16) gegenüber den angrenzenden Lagen (12, 14) nach innen versetzt ist, so dass eine Nut mit Nuthohlraum (46, 48) gebildet ist.
  10. Anordnung von Öltransformatorisolationsmodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei jeweils wenigstens eine Nut (46, 48) aufweisende Öltransformatorisolationsmodule (42, 44, 62, 64) nutseitig nebeneinander angeordnet sind, wobei durch aneinander grenzende Nuten (46, 48) ein gemeinsamer Nuthohlraum gebildet ist, und dass die beiden Öltransformatorisolationsmodule (42, 44, 62, 64) durch ein in der Form auf den gemeinsamen Nuthohlraum angepasstes und in diesem angeordnetes weiteres Öltransformatorisolationsmodul (50, 66, 68) miteinander verbunden sind.
  11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zumindest abschnittsweise gebogene Öltransformatorisolationsmodule (62, 64) zu einer ringförmigen Struktur verbunden sind.
  12. Öltransformator mit Ölkessel und wenigstens einem Öltransformatorisolationsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder wenigstens einer Anordnung von Öltransformatorisolationsmodulen nach einem der Ansprüche 10 oder 11.
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