EP2696358A1 - Mittelfrequenz-Transformator - Google Patents

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EP2696358A1
EP2696358A1 EP12005803.7A EP12005803A EP2696358A1 EP 2696358 A1 EP2696358 A1 EP 2696358A1 EP 12005803 A EP12005803 A EP 12005803A EP 2696358 A1 EP2696358 A1 EP 2696358A1
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EP
European Patent Office
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housing
medium
windings
winding
frequency transformer
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EP12005803.7A
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English (en)
French (fr)
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EP2696358B1 (de
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Wilhelm KRÄMER
Christoph Gulden
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Sts Spezial Transformatoren Stockach & Co KG GmbH
Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
Original Assignee
Sts Spezial Transformatoren Stockach & Co KG GmbH
Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to ES12005803T priority patent/ES2705048T3/es
Priority to US13/935,141 priority patent/US9437356B2/en
Priority to CN201310325712.6A priority patent/CN103578715B/zh
Priority to JP2013167306A priority patent/JP2014039031A/ja
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    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/10—Single-phase transformers

Definitions

  • the invention is characterized in that a plurality of winding chambers filled with the insulating medium are arranged in the housing, and in each case Winding chamber is arranged at least one winding, such that mainly only the windings are surrounded by the insulating medium fluid.
  • the primary / secondary windings 31, 32, 33 are nested to reduce the losses.
  • the windings themselves are preferably made of MF strand or HF strand.
  • Esther is the preferred intermediate isolation with insulating fluid because deionization cartridges etc. are not needed here.
  • Alternatives are compressed air, SF6 and coolant gases, which are only suitable for special applications.
  • electro-negative gases for example sulfur hexafluoride (SF6) with higher pressure, can also be used, e.g. Air or nitrogen are used, but, as mentioned, only for special applications in question.
  • SF6 sulfur hexafluoride
  • Air or nitrogen are used, but, as mentioned, only for special applications in question.
  • the Figures 1-16 show the basic structure of a MF transformer with, for example, solid ester or pure water insulation, in particular the separation chamber technique for primary and secondary windings 31, 32, the primary and secondary terminals, the hydraulic connections 59, 60, cores 45, core holding and connecting frame 50, 51 as well as the mechanical fixings in housings or cascades.
  • the transformer and cover housing 200, 201 were realized in a closed chamber technology and other functional units such as hydraulic bridges and flow channels as voltage barriers between the primary and secondary windings 31, 32 installed.
  • Carrier-sealed HV-LV terminal boxes and sealing covers 18, 25, with HV / LV insulation seals 19, 28 enable the first point-of-feeder-free MF transformers for various AC medium voltages and frequencies in DC inverters.
  • the MF transformer can be installed and used in high-voltage (HV) as well as low-voltage (LV) converter housings or transformer housings, such as floor, bulkhead or stack mounting, but can also be mounted on bulkheads with floor, ceiling or cascade mounting in LV rooms.
  • HV high-voltage
  • LV low-voltage
  • windings 31, 32, 33 are not made as previously hollow or solid conductors, but at the Place stranded MF or RF stranded coils 92 as anti-skinning and proximity conductors, the individual wires of which are e.g. B. are coated with insulating varnish.
  • amorphous material can be used, optionally a surface core cooling 53, Fig. 16 in the field of core separation cuts 50, 51 are incorporated.
  • FIG. 1 shows the transformer according to the invention in section.
  • the housing of the transformer is formed in two parts and consists of a transformer housing 200 and a firmly connected to this cover housing 201.
  • the housing can also be a one-piece housing, if after the winding assembly transformer housing and cover housing are sealed.
  • the transformer housing 200 comprises a plurality of winding chambers 1-3. These winding chambers 1-3 are separated from each other by insulating housing walls 4, 7 and insulating partitions 5, 6. If the transformer housing 200 is closed with the cover housing 201, resulting over insulating seals closed winding chambers 1-3, wherein in each winding chamber 1-3 either a primary winding 32 or a secondary winding 31, and optional secondary windings 33, are added.
  • the windings are connected via electrical feedthroughs 30 in the transformer housing 200 and cover housing 201 with electrical connections 36.
  • the terminal boxes 11, 17 are sealed by covers 12, 18 and insulating seals 13, 19, ie, "voltage technology", closed.
  • One or more cores 45 are arranged around the straight sides of the windings and their housings.
  • the individual winding chambers 1-3 are completely filled with an insulating fluid 87-91, for example, ester or insulating gas.
  • the strand windings 92 are introduced into the winding chambers 1-3, and the winding chambers filled with ester, transformer oil, doped pure water refrigerant or a suitable gas.
  • the transformer housing 200 and the cover housing 201 are either materially bonded, for example, by an adhesive connection or potting, connected to each other, or they are non-positively and / or positively connected to each other by mechanical means. by externally attached to the housing clamping devices 25, 27, 46 connected to each other.
  • fastening means 74 for connecting the transformer housing 200 with the cover housing 201 and the covers of the junction boxes fastening means 74, preferably with spring elements 45th provided that connect the cover housing and the lid self-tightening with the transformer housing.
  • the individual winding chambers 1-3 comprise separately arranged on the housing 200 Fig. 1 , 60, or in the housing 200 integrated connection channels, FIG. 8 ,
  • the insulating fluid 87-91 or 106 and 107 filled in the winding chambers is forced into forced flow. Due to relatively small filling quantities, this leads to short circulation times and an effective and safe cooling on the outer surfaces of the windings 32, 31, the bushings 9, 30, 111, the terminals 76, and contacts 112, 39. This means that the dissipated heat loss of Trafos transported directly into a heat exchanger and can be passed through cooler into the atmosphere. Heat exchangers and coolers are external and not the subject of the invention.
  • the cooling of the MF transformers by means of a fluid medium is usually realized only as a side connection to the cooling of the power electronics of the traction.
  • This effective forced cooling system by insulating fluid, eg. B. 87-91 or 106, 107 has compared to rigid-hollow winding conductors with pure water cooling the advantage that the MF transformer cooling system can be used without deionization for converter semiconductors, even other components with significantly different voltages, which is a considerable simplification for the overall system of a transformation converter.
  • the housing and partitions have integrated projections or separate Distance elements, by which the windings 31 are radially positioned and fixed in the winding chambers.
  • the housings and partitions may be wavy 95, 96 or trapezoidal 116, and physically separate the primary and secondary windings 32 and 31. Not only for normal operation, but also for strong shaking and impact stresses. or shorts, these are wave- or trapezoidal partitions 95, 96, 116, Fig. 5 and Fig. 5A between the winding chambers 1-3 a central element of the transformer.
  • the "corrugations" or "trapezoids" of the partitions 95, 96, 116 are shaped so that the electric field strengths in the liquid and solid isolations are kept nearly the same, except immediately at the strand surfaces.
  • isolation barriers Between primary windings 32, secondary windings 31 and against earth 45, 46 there are two isolation barriers according to the invention, which "add together” and solid insulation in the form of housing and partitions 4-7 and liquid insulation 87-91, and partially external air gaps 16- 29 (FIG. Fig. 13 ).
  • the liquid insulation is constantly kept in flow during operation and forms a constantly “regenerating fluid insulation” at the insulation-relevant points in and outside of the MF transformer.
  • the composite small and large impact lengths or creepage distances 16-29 and 42-55 in and on the terminal boxes 11, 17 and bushings 9, 30 belong to interrupted by isolating distances, creepage distance concept.
  • the spacings of the respective windings 32, 31 to the separating and outer walls 5, 6, 4, 7, between which liquid insulation 87-91 or gas insulation 106, 107 is filled, are on average about the same as the thickness of the insulating partitions. This results in a high level of combined safety and compliance with or below the specified TE thresholds
  • the securities add up in several respects, on the one hand due to the test-technically ensured pore or microporous freedom of the partitions and outer walls of the winding chambers, as well as the continuously exchanging liquid or gas insulation in all parts of the transformer, including axially and radially in the winding chambers 1-3 and the implementation areas 9, 30, ff. Unlike solid insulation, conductive channeling is virtually eliminated in all parts of the insulation.
  • the partition walls 5, 6 between primary and secondary winding chambers 1-3 offset mirror image mutually arranged wave contours 95, 96, the windings 92 (31-32) always "centered" between the partitions 95, 96 hold and fix. That is to say that sides of the winding opposite the wave crests always have a double liquid or gas insulation in addition to a solid insulation 87-91 and 106, 107, respectively.
  • FIGS. 1 and 8th show that joints between the housing walls 4, 7 and partitions 5, 6 of the transformer housing 200 and the cover housing 201 are provided with recessed into grooves 99 hydraulic-electric chamber seals 68-71.
  • the axial distances 97 98 are reduced to the respective limitations on the groove bottom 99 of the transformer / cover housing with dimensioned passage / surface resistances in the range 97, 98, 99 field strengths that at shock or intrompic voltage, sufficient reserves are still available.
  • the grooves 99 of the cover housing if dispensed with the possibility of disassembly, are filled with metered-dose electrically high-strength adhesive resins, the groove base is placed in the subsequent assembly and curing dare to "down".
  • adhesively prepared grooves of the dividing wall joints of the cover housing 201 can be filled with adhesive resin before the gaskets are inserted into the grooves 99 so that transformer and cover housing 200, 201 are solid-insulated and mechanically become a single housing part.
  • primary and secondary windings 32, 32 are mounted prior to joining with feedthroughs and seals, and the groove-adhesive fillings are dimensioned such that after the transformer housing has been placed in the cover housing, the adhesive resin 101 does not emerge from the grooves 99.
  • the groove surfaces and the uppermost Tennwandpartien be in the field of gluing the transformer and cover housing Fig. 8 . 9 so Klebe- treated that transformer and cover housing are materially connected, wherein the inner partitions 5, 6 and the housing inner and outer walls 4 and 7 by the adhesive bond 104 to be closed housing units.
  • seal compound 68-71 is sufficient for conventional nominal voltage levels.
  • transformer and cover housing 200 201 with fittings 25, 27 and additional pressure build-up on transformer and cover housing by means of straps 46, via cores 45 and elastic-compressible plate pads 49 are dispensed with.
  • Such effective options for converter transformations also allow, e.g. B. up to 8-10 MF transformers stacked on top of each other or side by side, as in the Figures 10 is shown. Such an arrangement of several transformers leads to volume / weight reductions of the transformation converter, Figures 10 ,
  • FIGS. 10E, 10F An even more drastic reduction in volume is shown by the FIGS. 10E, 10F on. Proceeding to the FIGS. 10A to 10D is in this proposal, only the inner part of the recent transformer housing Fig. 1-9 used.
  • the secondary single chambers 1-3 are in any multiple transformer collectives z. B. 3, 5 or 10 transformers to common, ie multiple secondary winding spaces, with the reduction potential of the omission of many outer walls 7 to a common outer wall 129 of the multiple MF transformer, but also internal interconnections under liquid and gas insulation, at least on LV-side.
  • the cores would be arranged per single or multi-integrated transformer in the atmosphere rather than in the oil or gas insulation.
  • Transformer and cover housing would be made in example 3, 5, 10-fold execution.
  • FIGS. 10A to 10F are another densification and weight reduction of converter transformation, which are a possible progression from single MF transformer to multiple MF arrangements.
  • FIG. 2 In particular, the electrical connections and feedthroughs to the windings and the seals between transformer housing 200 and cover housing are shown.
  • preferably cast-in-place spacers 98 for the windings 31, 32 are placed to the chamber bottoms so that the windings are analogous to the pitches of the winding spirals on the height-graded spacers Fig. 2 98, without obstructing the flow of the insulating fluid 87-91.
  • the counter-holder for the windings 31, 32 form the housing cover Fig. 1 with elastic spacers 110 or spacers 109 with which the windings 32, 31, 33 fixed with spring force, that is held vibration-resistant.
  • Primary and secondary windings 32, 31 are provided with a series of spacers 109 and spacer sheets 110 at spaced distances from the lid housing 201 Fig. 1 . 2 held.
  • the windings are held by the corresponding formed with wavy or trapezoidal projections partitions.
  • Fig. 4 . 5 . 7 the projections or spacers directly to the windings of primary, 32 and secondary winding 31 to arrange.
  • the housing walls and partitions 4-7 are not wavy or trapezoidal but smooth Fig. 8A-E and form oval shapes around the cores 45.
  • a centering and fixing of the windings 31, 32 and uniform "insulating thicknesses" of the insulating fluid in the winding chambers 1-3 on all sides around the windings Fig. 8B are given, z. B.
  • the thickness of the liquid insulation in the region of the passages 9, 30 reaches almost twice the values, as at the radial regions of the windings / winding chambers. This, so that in the area of field-deforming configurations, for example, the bushings larger proportions of the rated and the test voltages and their electric fields are shifted into the liquid insulation and degraded, or the stronger radii of the bushings 9, 30 in the field
  • Fig. 4 . 1 . 2 are the bushings 9, 30 with soldering pockets, against rotation Fig. 1 . 2 , 113 arrested.
  • the seals around the bushings 9, 30 are in the cone bores Fig. 4 , 64 pressed and stretched in the insertion 64 radially deforming.
  • All forms, including options of closed winding chambers 1-3 for primary 32 and secondary windings 31 are designed so that the hydraulic-electric seals 68-71 also optionally described the adhesive addition measures, 99 -102, between transformer and cover housing are outside of the highest electric field strengths, which are directly on first and last turns of the primary / secondary windings 32, 31 and to the soldering pockets Fig. 2 . 8th , 38 attach the bushings.
  • Eingussarmatur screw 73 with clamping force adjustment 115 to compensate for setting operations of the seals 68-71 provided over 68-71 surface pressure on the housing and partitions 4-7 between transformer and cover housing Fig.1 . 2 , 200, 201 exercise. Thereby, the escape of ester or insulating media 87-91 or under higher pressure insulating gas 106, 107 from the closed housing 200, 201 is effectively excluded.
  • the housing and partitions 4-7 form the solid insulating barriers of the winding chambers 1-3.
  • the insulating fluid 87-91 is supplied via an upper hydraulic port 59 and passed in parallel into the outer winding chambers 1 and 3. From there, the insulating fluid is conducted from the outer chambers 1,3 via a hydraulic bridge 60 to the inner winding chamber 2, from where the fluid is discharged through the chamber to the lower hydraulic port 59.
  • the flow direction of the insulating fluid can also be reversed 180 °.
  • the supply of the insulating fluid to the hydraulic connections 59 can take place via external insulating hose connections.
  • the hydraulic bridge could also be integrated in the housing of the transformer FIG. 9 , 103.
  • a bubble-free fluid-Um MUST the windings and all voltage-carrying parts with insulating fluid is thereby secured in the primary and secondary connections that grommets 9, 30, in the conical holes 64 for HV and LV connections in the transformer housing 200 and the cover housing 201 pressurized after vacuum pretreatment.
  • the insulating fluid 87-91 in the winding chambers 1-3 is preferably hydraulically maintained under pressure.
  • the MF transformer isolation principle according to the invention continuous series connection: solid partition walls 5, 6 and regenerating liquid insulation 68-71 or insulating gas 106, 107 is implemented without gaps, by all windings 32, 31, 33, with continuous chamber-shaped cavity solid insulation and liquid insulation Refills 68-71 were realized, which guarantee electrical and mechanical safety of the MF transformer.
  • the GU winding 33 was realized as a surface winding 33-35.
  • the GU winding 33 is preferably designed as a film winding 35 and is joined in a double insulation 34 enclosing on both sides.
  • Pos. 35 shows that the GU winding between the 1st and 2nd layer of the primary winding 32 is placed.
  • the film surface winding encloses Fig. 2 . 8th a stranded wire 35 so that a the leakage inductance lowering coverage between 1, 2 - given position to the primary and secondary winding winding.
  • connection, 30, and related to> 25 kV transformers it is optionally possible to separate the cores 45 with insulating caps and foils so that the cores do not act as continuous conductors but z. B. to a core number potential cascade between the HV, 11 and LV terminal boxes 17, are. This also applies to the GU connection 118 and the LV wiring box with 24, 28, 119, 27.
  • TE-triggering electrical field strengths are also avoided between terminal boxes and cores, for example, by insulating material recesses in the terminal boxes Fig. 4 , 42 in the HV and LV terminal box and under the elastic plates 49, Fig. 4 . 15 are provided, which additionally provide the cores on the HV and LV side at locations with increased E-field strength with air intermediate distances. These air gap inserts, to and between the cores that improve the field gradients, have been made to provide safe isolation configurations even outside the transformer.
  • the cores 45, 46 are held on the inside with transformer and cover housing and the elastically compressible plate pads 49 so that core weights and shaking forces on the elastic plate pads 49 of cover and transformer housing Fig. 1 . 2 . 12 . 13 clamp, axially with the core frame 50, 51, which also put on the inner sides of the intermediate plates 49 and act on the screwed frame parts 50 or 51.
  • the axial clamping device of the cores is in the Figures 15A-15C as well as the determination of the nuclei.
  • the cores 45 are tightened by screws, nuts 58 and tension springs 79, 80 by the frame members 50, 51 are axially compressed.
  • clamping bolts for clamping the cores were usually provided outside on transformer housings. These clamping bolts usually represented galvanic bridges between the low-voltage and high-voltage sides of the transformer.
  • sprues 73 are arranged on the housing with MS voltage levels. In the sprues fittings are fastened, which the clamping frames 50, 51, with which the cores 45 are tensioned and held 79, 80th
  • Fig. 16 Furthermore, the connection of the frame parts 50, 51 with a metal rod part 53, 54 is shown, which, however, can also be exchangeable as a cooler with insulating liquid 87-91 or air, gas 106, 107.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mittelfrequenz-Transformator mit einem Gehäuse, in welchem mehrere Wicklungskammern mit Primär- und Sekundärwicklungen angeordnet sind, wobei das Gehäuse zumindest teilweise mit einem isolierenden Fluid gefüllt ist. Der Transformator zeichnet sich dadurch aus, dass im Gehäuse mehrere, mit dem isolierenden Medium gefüllte Wicklungskammern angeordnet sind, und in jeder Wicklungskammer mindestens eine Wicklung angeordnet ist, derart, dass hauptsächlich nur die Wicklungen von dem isolierenden Medium umgeben sind. Vorzugsweise sind die Wicklungskammern geschlossen und durch isolierende Trennwände voneinander getrennt, wobei die Wicklungen in den Wicklungskammern positioniert und fixiert sind, und die Wicklungskammern mit dem isolierenden Fluid gefüllt sind. Zwischen den Wicklungen befinden sich erfindungsgemäß somit mindestens zwei Isolationsbarrieren, die gleichzeitig wirken und aus Feststoffisolationen in Form der Gehäuse- und Trennwände und dem isolierenden Fluid bestehen.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Mittelfrequenz-Transformator (MF-Trafo), beispielsweise für Konverter-Transformationen im Bahnbereich, um die üblichen Oberleitungsspannungen von 15kV, 25 kV, 16 2/3 Hz und 25 kV 50 Hz, auf Zwischenkreis- Spannungen von 1,8-3,6 kV zu transformieren. Selbstverständlich ist ein solcher MF-Trafo auch für andere Anwendungen geeignet.
    • Stand der Technik
  • Es ist davon auszugehen, dass MF-Trafos in Transformations-Konvertern mit dazu entwickelten Leistungselektroniken primärseitig in Reihe und auf der Sekundärseite parallel geschaltet werden.
  • Mit dieser MF- Transformatortechnologie können Gewicht und Volumen herkömmlicher Transformatoren deutlich gesenkt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit unterschiedliche Spannungen und Frequenzen zu transformieren, wenn der MF-Transformator- Konverter für die höhere der unterschiedlichen Betriebsspannung ausgelegt ist.
  • Konvertertransformationen eröffnet die Möglichkeit, Antriebe in herkömmliche Züge und Waggons zu installieren, die derzeit noch mit Lokomotiven bespannt sind. Dies ermöglicht Energieeinsparungen bis zu 40%.
  • Andererseits ist es auch möglich, Transformationskonverter in Lokomotiven und Hochgeschwindigkeitszügen zu installieren, weil mit dieser Transformationstechnologie Landes- oder Systemgrenzen unterschiedlicher Spannungen und Frequenzen durchfahren werden können.
  • Die Rahmendaten für diese Transformations-Technologie sind 15,25 bis 25 kV Nennspannung und 125-170 kV Stoß- bzw. 48-72 kV Prüfwechselspannung.
  • Diese Nenn- und Prüfspannungen übersteigen die bisher üblichen Spannungswerte für MF-Leistungstrafos beträchtlich. D. h. in der Regel wurden Spannungswerte für Nenn- bzw. Prüfspannungen von 3-6 kV für MF-Trafos selten überschritten - wenn doch mit vergleichsweise niedrigen Leistungen. Leistungstransformationen oberhalb von 80 kVA bei 15-25 kV Nennspannung waren in diesem Segment unüblich.
  • Das bedeutet, dass die Daten dieser Art MF-Transformatoren, neue, bisher nicht übliche Technologien und Bauweisen erfordern.
  • Hinzu kommen hohe Anforderungen nach niedrigen Streuinduktivitäten, damit Kondensator- Kapazitäten -und Gewichte- der benötigter Schwing- und Resonanzkreise, so niedrig wie möglich gehalten werden.
  • Dieses führt im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu in dieser Art bisher nicht bekannten MF- Trafos und Konzepten. In wesentlichen Teilen dieser Entwicklungen mussten gegenläufig- technisch- physikalische Anforderungen auf akzeptable Nenner gebracht werden.
  • Des Weiteren waren die elektrischen Verluste dieser MF-Transformatoren gering zu halten, damit die Gesamtwirkungsgrade der eigentlichen Konvertertransformation, bestehend aus einer Reihe von MF-Trafos mit nachgeordneten Stromrichtern, höher sind als bisher übliche 16 2/3 Hz oder 50 Hz Transformatoren mit Quadrantenstellern und Stromrichterkonfigurationen.
  • Aus der EP 1 344 230 B1 ist ein MF- Transformator für 15-25 kV und 8-11 kHz bekannt geworden, dessen Isolation zwischen Primär- und Sekundär-Wicklung aus Glimmer und Epoxydharzverguss ausgeführt ist.
  • Der Nachteil bei nicht nur diesem MF-Trafo ist, dass Feststoffisolationen zwecks Erreichung niedriger Streuinduktivitäten zwischen der Primär- und Sekundärwicklung sehr dünnwandig gestaltet werden müssen. Des Weiteren dürfen diese Art Isolationen keine Lufteinschlüsse enthalten, was nur schwer und mit hohem Aufwand zu erreichen ist.
  • Bei erwähntem MF- Feststofftrafo wurden Primär- und Sekundärwicklungen in Rechteckhohlrohren ausgeführt, die ungleiche Ausdehnungskoeffizienten zur Isolation haben. Selbst wenn es gelingt, schichtförmige Isolier- und/oder Gussmaterialen hohlraumfrei und hinsichtlich Teilentladungsverhalten (TE-Verhalten) akzeptabel zu fertigen, bleibt die Frage nach der Lebensdauer solcher Trafos offen.
  • Bei Feststoffisolationen besteht nach der Erstprüfung der Herstellung immer eine Gefahr der Ablösung massiv-starrer Hohlleiter von Zwischen- oder Erdisolationen. Dies kann auch lange Zeit nach der Inbetriebnahme des Trafos passieren. Zum Beispiel kann es über steigende TE Werte zu leitfähigen Kohlenstoff-Tunnel- oder "Baum- Verzweigungskanälen" zwischen Primär- und Sekundärwicklungs-Isolationen führen.
  • Bei niedrigen Nennspannungen z. B. zwischen 3-6 kV ist die Gefahr einer Tunnel - oder Verzweigungs- Kanalbildung bzw. TE- Wärmedurchschlages relativ gering, weil die Feldstärken und TE -Intensitäten in Hohlräumen meist nicht hoch sind und für eine Leitfähigkeitsbildung in Form einer Leitfähigkeits-Tunnelbildung in der Isolation meistens nicht ausreichen.
  • Bei MF-Transformatoren mit 15-25 kV Nennspannung sind die Verhältnisse grundlegend anders. In den Isolationen zwischen Primär/Sekundärwicklungen herrschen gegenüber üblichen MF-Trafos- erheblich höhere Feldstärken.
  • Schon minimale Hohlräume bzw. Ablösungen, die auch Jahre nach der Inbetriebnahme auftreten können, genügen, um unzulässige TE-Werte entstehen zu lassen, mit bei diesen Spannungen fortschreitenden Leitweg-Tunnelbildungen.
  • Hinzu kommen, im Falle eines Durchschlages, hohe Kurzschlussleistungen, wobei bei solchen Vorfällen die hohe Kurzschlussleistung aus der Oberleitung in den Antriebs-Bereich bzw. die Leistungselektronik des Konverters gelangen kann. Durch dieserart Kurzschlusstransporte können erhebliche Beschädigungen entstehen. Primär aus diesen Gründen kommt der dauerhaft- elektrischen Sicherheit solcher MF-Leistungstrafos höchste Bedeutung zu.
  • Hohlleiter aus Alu oder Kupfer, wie sie in EP 1344230B1 bevorzugt verwendet wurden, haben im Vergleich zu MF-Litzen mit meist hohen spezifischen Stromstärken höhere Verluste, welche als Wärme abgeführt werden müssen, mit entsprechend dimensionierten Kühlern. Bei der Verwendung von Hohleitern aus Cu oder Aluminium in MF-Trafos werden die Verlustwärmen meist mit z. B. der Durchströmung von Reinwasser durch querschnittsarme und lange Rohrleitungen abgeleitet, wobei der zusätzliche Nachteil dieserart Trafos, die Stromverdrängungs-, und Wirbelstromverluste in den Wicklungsleitern ist. Noch wichtiger aber ist der Isolationsunterschied zu bisher üblichen MF-Transformatoren.
  • Ein anderer MF-Trafo mit einer koaxialen Wicklungsanordnung wird in der EP 0874371A2 aufgezeigt. Die Nachteile eines MF-Trafos mit Koaxialwicklung in Planarausführung sind systembedingt: relativ hohe Verlustleistung, allenfalls einseitige Fluidkühlung, schwierige Isolation zwischen den Koaxialleitern. Eine weitere Veröffentlichung von MF-Trafos war dem Artikel "Kleiner, leichter, effizienter" in der ABB-Wissenschafts-Zeitschrift ABB-Technik 1/12 auf Seiten 11 ff. zu entnehmen. Hier handelt es sich offenkundig um MF-Trafos, die nach dem Muster bisher üblicher Oltrafos konzipiert sind, das heißt Primär- und Sekundärwicklungen auf Zwischen-Isolationsträgern mit Ölspalten, in Ölbehältern, die die benötigte Zahl der MF-Trafos aufnehmen. Dies hat mehrere Nachteile. Die Notwendigkeit eines stabilen, relativ dickwandigen und damit schweren Ölbehälters, der zwar leichter als konventionelle 1643 oder 50Hz Trafos ist, aber mit einer großen Ölmenge weiterhin ausgestattet ist, weil diese Trafos auch außerhalb der Wicklungen und Kerne mit Zwischenabständen mit Öl gefüllt sind. Gegenüber dem erfindungsgemäßen MF-Trafo-Ensemble in etwa um den Faktor 50 mehr Trafo-Öl/Ester und bezüglich benötigtem Volumen Gewicht um den Faktor 2-3 schwerer und voluminöser ist.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Deshalb war vorrangiges Ziel und Aufgabe der Erfindung, einen Mittelfrequenz-Transformator zu schaffen, bei dem alle vorstehend genannten Nachteile der bekannt gewordenen MF-Trafos vermieden werden. Es sollte ein äußerst sicherer, langlebiger und kompakter MF-Trafo mit hoher Übertragungsleistung geschaffen werden, der insbesondere für 15-25 kV Spannung und 16 2/3, bzw. 50 Hz, auch AC-Spannungen geeignet ist, dazu im Rahmen der Verknüpfung mit dem Transformationskonvertervolumen und gewichtsärmer und mit geringstem Einsatz von Fluid eine erheblich niedrigere Brandlast hat.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Mittelfrequenz-Transformator mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Der beschriebene Mittelfrequenz-Transformator umfasst ein Gehäuse aus einem isolierenden Material, in welchem mehrere Wicklungen angeordnet sind, wobei das Gehäuse zumindest teilweise mit einem isolierenden fluiden Medium gefüllt ist.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass im Gehäuse mehrere, mit dem isolierenden Medium gefüllte Wicklungskammern angeordnet sind, und in jeder Wicklungskammer mindestens eine Wicklung angeordnet ist, derart, dass hauptsächlich nur die Wicklungen von dem isolierenden Medium Fluid umgeben sind.
  • Vorzugsweise sind die Wicklungskammern geschlossen und durch isolierende Trennwände sowie "Böden" und "Deckel" voneinander getrennt. Die Wicklungen sind in den Wicklungskammern positioniert und fixiert, wobei die Wicklungskammern mit dem isolierenden Fluid vollständig gefüllt sind.
  • Erfindungsgemäß sind geschlossene Wicklungskammern vorgesehen, beispielsweise aus Gießharz, wobei erst nach der Herstellung der Gehäuseteile die Wicklungen, vorzugsweise MF-Litzenwicklungen 31-32 eingesetzt werden. Die Erfindung und der technische Fortschritt wird insbesondere darin gesehen, dass nicht der ganze MF-Trafo, Kerne etc. mit isolierendem Fluid gefüllt und umgeben ist, wie es beim Stand der Technik bislang üblich ist, sondern nur die Wicklungen des Transformators von dem isolierenden fluiden Medium umgeben sind. Die Wicklungskammern sind derart ausgebildet, dass das isolierende Fluid nur die Wicklungen umgibt und umspült. Es ist kein weiteres Gehäuse z.B. aus Metall notwendig, das einen Fluidbehälter darstellt, in dem ein- oder mehrere MF-Trafos in Fluid getaucht untergebracht sind.
  • Der Hauptvorteil der Erfindung liegt darin, dass die benötigte Menge an isolierendem Fluid im Vergleich zu den bisher bekannten mit isolierendem Fluid gefüllten Transformatoren, drastisch reduziert werden kann. Die Menge an benötigtem isolierenden Fluid beträgt erfindungsgemäß höchstens 1-2% der Menge, die bei einem herkömmlichen, in Behälter getauchten, MF-Trafo benötigt wird.
    Aufgrund der mit dem isolierenden Fluid gefüllten und geschlossenen Wicklungskammern sind die Wicklungen zu jeder Zeit durch zwei voneinander unabhängige Isolationsbarrieren, zum einen die Trennwände aus Feststoff und zum anderen das isolierende Fluid, von den anderen Teilen des Transformators elektrisch isoliert.
  • Die Wicklungen werden unabhängig von der Herstellung der Wicklungskammern eingesetzt, damit jegliche in der Wicklung "gefangene Luft" oder sich bildende Gaseinschlüsse vermieden werden. Die Wicklungskammern werden dann mit einem isolierenden Fluid, wie Esther 87, Trafoöl, 88, dotiertes Reinwasser 89, Kältemittel 90, oder Kondensator-Isolieröl 91, oder einem Gas gefüllt. Etwaige Lufteinschlüsse in einem flüssigen Medium können mittels Vakuumverfahren und Luftabscheider im Fluidkreislauf entfernt werden. Bei geeignetem Drücken und angepassten Spannungen wären aber auch Isoliergase wie Schwefelhexafluorid, SF6 oder auch verschiedene Kältemittel und erhöhte Luftdrücke möglich.
  • Probleme in Form von Ablösungen, Spalten und Hohlräumen, wie sie bei Feststoffisolationen auftreten, sind ausgeschlossen, weil die Wicklungen von Isolieröl, Esther oder Reinwasser weitgehend ohne Lufteinschlüsse umgeben sind.
  • Selbstverständlich müssen die Anforderungen die an konventionelle Transformatoren z. B. mit 15,25 oder 25 kV Nennspannung gemäß IEC und VDE gestellt werden, mindestens erfüllt werden.
  • Der Vorteil durchgehend gestalteter Reihenisolation um die Wicklungen ist, dass die Flüssigisolationen in Form von Estern, Ölen, dotiertem Reinwasser oder Gas für effektive Isolation und Wärmeableitung aus den MF-Litzen, Wicklungen, auch Durchführungen und Anschlüssen geeignet sind.
  • Aus Vorstehendem wird ersichtlich, dass für Transformationskonverter mit MF-Trafos über die IEC-Spannungsanforderungen hinaus neue technologische Anforderungen formuliert werden konnten, weil zum einen niedrige Streuinduktivitäten zwischen Primär- und Sekundärwicklungen 31, 32 aber auch optional Nebenwicklungen - z.B. GU- Wicklungen möglich sind. Isolationstechnisch werden geringe Abstände zwischen Primär- und Sekundärwicklungen einerseits, und möglichst geringe Windungszahlen der Wicklungen andererseits vorgesehen. Dies führt, auch bezogen auf niedrig Streuinduktivitäten, zu einer neuen MF-Trafo-Kategorie, wie sie hier beschrieben ist.
  • Aus dem Stand der Technik sind z. B. MF-Trafos für 15,25 kV bekannt geworden, bei denen die Zwischenisolationen zwischen Primär- und Sekundär-Wicklung herkömmlich aus Glimmer, Gießharz oder anderen Isolationsmaterialien hergestellt wurden. Diese Art von Feststoffisolationen stellt eine Möglichkeit dar, MF-Trafos zu bauen, die zwischen 15-25 kV betrieben werden. Jedoch ist es äußerst schwierig mit herkömmlichen Technologien konstant niedrige TE-Werte, z.B. Schwellenwerte kleiner als beispielsweise 15 pC zu realisieren. Einer der Gründe sind die starren Leitern im Trafoverguß, auch wenn Absteuer-Polsterungsmaßnahmen durchgeführt werden. Nach der Aushärtung des Harzes wirken deutlich unterschiedliche Ausdehnungen, auch Schrumpfungen zwischen Wicklungen, Schichtisolationen und Verguss nach. Und weil diese MF-Trafos zwischen -30°C bis +140°C betrieben werden, kommt es zu sehr vielen mechanischen Wechselbeanspruchungen während z. B. 30 bis 50 Jahren Betriebszeit.
  • Bekanntlich neigen Zwischenisolationen aus z. B. Glimmer in Form minimierter Abstände zwischen Primär- und Sekundärwicklungen, bei Einschluss von Luft - oder Gasporen oder Spalten zu Teilentladungen (TE). Dies, weil Wicklungen mit und ohne geschichtete Feststoffisolationen ohne Lufteinschlüsse und Poren kaum herzustellen sind. Des Weiteren besteht immer eine Gefährdung dieser Wickelisolationen, weil keine "selbst heilenden" Eigenschaften wie z. B. bei Kondensatoren in Flüssigisolation getaucht, vorhanden sind. Selbst wenn konventionelle Feststoffisolationen hohlraumfrei und TE-akzeptabel gefertigt werden könnten, können im späterem Betrieb Ablösungen von den starren Leitern stattfinden, was zur Folge hat, dass steigende TE-Intensitäten früher oder später zu elektrische Durchschlägen führen.
    Die ersten MF- Hochleistungs- oder Traktionstrafos beinhalteten Cu oder Alu-Rechteckrohre als Wicklung, für z. B. Reinwasserkühlung. Trotz ausgefeilter
  • Wickel- und Puffer-Techniken muss immer mit Leiter-Ablösungen und Spaltbildungen von und in der Isolation gerechnet werden.
    Hinzu kommen deutlich höhere Verlustleistungen, von beispielsweise größer als 3-4 %, als bei Wicklungen aus MF- oder HF-Litzenleitern, die von "Außen" gekühlt werden können, wenn entsprechend geschlossene und geschachtelte Kammern wie bei dem hier beschriebenen Transformator vorhanden sind.
  • Die von Isolierflüssigkeit (Fluid) umschlossenen Litzenwicklungen, wie sie bei der Erfindung verwendet werden, sind weitgehend TE-resistent, weil die isolierende Flüssigkeit (Fluid) fortwährend ausgetauscht und/oder gereinigt und gefiltert wird. Weil sich die Wicklungen in geschlossenen Feststoffkammern P 1-3 befinden, können sich z. B. Flusen oder sonstige Verunreinigungen in der Flüssigkeitsisolation nicht zwischen oder den Anfängen/Enden der Wicklungen anlagern - wie bei konventionellen Öltrafos - und zu Tiefspannungs-Überschlägen zwischen Primär- und Sekundärwicklungen 32, 31 oder gegen Erde, z. B. die Kerne, P 45 führen.
    Hinzu kommt, dass Litzenwicklungen P92 deutlich unproblematischer in der Herstellung als Rohrleiter sind, die sich während des Wickelvorganges nur schwer biegen und auch sonst nur erschwert handhabbar sind.
  • Vorzugsweise sind die Primär/Sekundär-Wicklungen 31, 32, 33 geschachtelt, um die Verluste zu reduzieren. Die Wicklungen selbst bestehen vorzugsweise aus MF-Litze oder HF-Litze.
  • Heute üblichen Feststoffisolationen, ähnlich der 50 Hz Wandlertechnik zwischen 10-36KV, wird erfindungsgemäß ein zusammengesetztes Isolationssystem gegenüber gestellt, bei dem die Trennung der Hochvolt (HV) und Niedervolt (LV) Bereiche und Wicklungen durchgehend aus Feststoff- und Flüssigisolation besteht, was eine erhebliche Steigerung der Sicherheit, der Spannungen und Leistungen solcher Transformatoren bedeutet. Unterschiede zwischen Flüssigisolationsmedien wie Esther, Trafoöl oder Reinwasser Dotierungen bestehen im Wesentlichen in unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten, bei Trafoöl oder Esther etwa 3-4, Reinwasser, je nach Dotierung mit 50-100, Luft mit 1 und SF6 mit ca. 3, sowie bezüglich Durchschlagsspannungen, Viskositäten und der Entzündungstemperatur, die bei Esther zum Beispiel deutlich höher als bei Trafoöl angesiedelt ist. Hinzu kommen nicht schädliche biologische Abbaubarkeit, bei dem Esther an erster Stelle steht. Demzufolge ist Esther die bevorzugte Zwischenisolation mit isolierendem Fluid, weil hier Deionisierungspatronen etc. nicht benötigt werden. Alternativen sind Druckluft, SF6 und Kühlmittel Gase, die nur bei speziellen Anwendungen in Frage kommen.
  • Daraus resultiert auch, dass z. B. Esther- Flüssigisolationen erheblich höhere Spannungsanteile bei Nennbetrieb und bei der Spannungsprüfung übernehmen. Umgekehrt, die zu übernehmenden Spannungsanteile für die Feststoff-Isolation eines diesbezüglichen Trafos mit dem Fluid Reinwasser mit Glykol dotiert, deutlich höher sind.
  • Als isolierende fluide Medien können erfindungsgemäß, insbesondere für niedrigere Spannungen, auch elektro-negative Gase, beispielsweise Schwefelhexaflorid (SF6) mit höherem Druck auch z.B. Luft- oder Stickstoff verwendet werden, was aber, wie erwähnt, nur für Spezialanwendungen infrage kommt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Aus den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    Den Trafo und einen Schnitt durch die Wicklungen, Anschlusskästen und Kerne
    Figur 2
    Den Trafo und einen 90° gedrehten Schnitt durch die Wicklungen und Winkel-gedreht durch Wicklungsdurchführungen
    Figuren 3
    Das Trafogehäuse und die Wicklungskammern in Oval-Form und gleichen Umlauf-Querschnitten in verschiedenen Ansichten
    Figuren 4
    Den Trafo mit Wicklungskammern in verschiedenen Ansichten und Wellenform der Trenn- und Außenwände
    Figur 5
    Den Trafo und die Halterung der Wicklungen mit wellenförmigen Trennwänden
    Figuren 6
    Trapezegeformter Trafo, als Trafo- und Deckelgehäuse in verschiedenen Ansichten
    Figur 7
    Trafo-Gehäuse für vergrößerten Fenster- und Kernquerschnitt von Fig. 6
    Figuren 8
    MF- Trafo, Wicklungskammern, Wicklungen extern und hydraulische Verschaltung im Gehäuse
    Figuren 9
    Den Trafo, die Wicklungskammern mit Wicklungen und deren elektrische Verschaltung
    Figuren 10A-10D
    Mehrere MF-Trafos als Kaskadensäule aufgebaut
    Figuren 10E-10J
    Mehrere MF-Trafos, Gehäuse integriert, in einem Vielfach MF-Trafo Multifunktionsgehäuse
    Figuren 11
    Aufsetzen des Deckelgehäuses auf das Trafogehäuse zwecks Bildung eines Gesamt-Trafogehäuses mit geschlossenen Kammern.
    Figuren 12
    MF-Einzeltrafo komplett mit Spannrahmen ohne Anschlusskasten Verschlussdeckel.
    Figur 13
    Schnitt der Gerade-Seiten des MF-Trafos mit Abstands- und Luftkonfigurationsgestaltung zwischen Gehäuse und Kernen.
    Figuren 14
    Einzel MF-Trafo, vollständig mit Isolier-Dichtungsgesetzten Verschlussdeckeln der HV- und LV-Anschlusskästen.
    Figuren 15
    Spannmechanik der Kerne
    Figur 16
    Spannrahmen mit Mutter-Verschraubung oder Kühlkörpern
    Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
  • Die Figuren 1-16 zeigen den grundsätzlichen Aufbau eines MF-Trafos mit beispielsweise Feststoff-Esther oder Reinwasserisolation, insbesondere die Trennkammertechnik für Primär- und Sekundärwicklungen 31, 32, die Primär und Sekundäranschlüsse, die hydraulischen Anschlüsse 59, 60, Kerne 45, Kernhalte-, und Verbindungsrahmen 50, 51 sowie die mechanische Befestigungen in Gehäusen oder Kaskaden. Das Trafo- und Deckelgehäuse 200, 201 wurden in geschlossener Kammertechnik realisiert und weitere Funktionseinheiten wie hydraulische Brücken und Strömungskanäle als Spannungsbarrieren zwischen Primär- und Sekundärwicklung 31, 32, eingebaut. Ladungsträger dichte HV-LV-Anschlusskästen- und Verschlussdeckel 18, 25, mit HV/LV-Isolierdichtungen 19, 28 ermöglichen den ersten Lichtpunkt- fußpunktfreie MF-Trafos für verschiedene AC-Mittelspannungen und Frequenzen in DC-Wechselrichtern.
  • Der MF-Trafo kann in Hochvolt-(HV) aber auch Niedervolt-(LV)- Konvertergehäuse oder Trafogehäuse installiert und eingesetzt werden, was Boden-, Schottwand-, Stapelmontage, aber auch Montage an Schottwänden mit Boden-, Decken-, oder Kaskadenmontage in LV-Räumen ermöglicht.
  • Verbindungstechniken und Ausgestaltungen der Trafo- und Deckelgehäuse werden aufgezeigt, bis hin zu Mehrfach- MF-Trafos in Kaskadenaufstellung gemäß Figuren 10A-10D oder in Form eines Multifunktionsgehäuses gemäß Figuren 10E, 10F.
  • Bei der durchgängig hohen Innovationsdichte der Erfindung ging es neben der weit überdurchschnittlichen Isolationssicherheit und Kühlung auch darum, dass die Verluste in Wicklungen 31, 32, und Kernen 45 deutlich kleiner als bei bisher üblichen MF-Trafos und erheblich kleiner als bei konventionellen Trafos der Frequenzen 16 2/3 oder 50 Hz sind.
  • Dies wurde unter anderem dadurch erreicht, dass die Wicklungen 31, 32, 33 nicht wie bisher aus Hohl- oder Massivleitern hergestellt werden, sondern das an deren Stelle verseilte MF- oder HF-Litzenwicklungen 92 als Anti-Skin- und Proximiti-Leiter treten, deren Einzeldrähte z. B. mit Isolierlack beschichtet sind.
  • Damit auch die Kernverluste niedrig sind, wird vorzugsweise Nano-kristallines Kernmaterial 45 verwendet, was aber nicht zwingend ist. Die Wärmeverluste von Nano-kristallinem Material werden zum Teil durch die Gehäuse und elastische Plattenunterlagen 49 in das Innere des Trafos geleitet und können dort abgeführt werden. Leichte Luftströme, die für andere Kühlungen erforderlich sind, führen die Überschusswärme ab.
  • Wenn aus Gründen, die nicht ausgeführt werden, andere Kernmaterialien für 45 mit höheren Verlusten, z. B. amorphes Material verwendet werden, kann optional eine Flächen-Kernkühlung 53, Fig. 16 im Bereich der Kerntrennung Schnitte 50, 51 mit eingebaut werden. Zu diesem Zweck ist es nur erforderlich Verbindungsstäbe 54 in den Isolations- Kernrahmen 50, 51 durch gleich konfigurierte Flachstäbe, als Kühler 53 ausgebildet, auszutauschen.
  • Für weitere mögliche Innovationsschübe bei zukünftigen Konvertertransformationen können noch weiter verdichtete MF-Trafos in Mehrfach-Ausführungen gemäß Figuren 10 realisiert werden, die weitere, Gewichts-, Volumenminderungen auch Baugruppen und Teilevereinfachung darstellen.
  • Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Transformator im Schnitt. Vorzugsweise ist das Gehäuse des Transformators zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Trafogehäuse 200 und einem mit diesem fest verbindbaren Deckelgehäuse 201. Das Gehäuse kann aber auch ein einteiliges Gehäuse sein, wenn nach der Wicklungsmontage Trafogehäuse und Deckelgehäuse dicht verklebt werden. Das Trafogehäuse 200 umfasst mehrere Wicklungskammern 1-3. Diese Wicklungskammern 1-3 sind durch isolierende Gehäusewände 4, 7 und isolierende Trennwände 5, 6 voneinander getrennt. Wenn das Trafogehäuse 200 mit dem Deckelgehäuse 201 verschlossen ist, ergeben sich über Isolier-Dichtungen geschlossene Wicklungskammern 1-3, wobei in jeder Wicklungskammer 1-3 entweder eine Primärwicklung 32 oder eine Sekundärwicklung 31, sowie optionale Nebenwicklungen 33, aufgenommen sind. Über Anschlusskästen 11, 17, die am Trafogehäuse 200 und/oder Deckelgehäuse 201 integriert sind, werden die Wicklungen über elektrische Durchführungen 30 im Trafogehäuse 200 und Deckelgehäuse 201 mit elektrischen Anschlüssen 36 verbunden. Die Anschlusskästen 11, 17 werden durch Deckel 12, 18 und Isolierdichtungen 13, 19 dicht, d.h. "spannungstechnisch", verschlossen. Um die geraden Seiten der Wicklungen und deren Gehäuse sind ein- oder mehrere Kerne 45 angeordnet. Die einzelnen Wicklungskammern 1-3 sind vollständig mit einem isolierenden Fluid 87-91, beispielsweise Esther oder isolierendem Gas, gefüllt. Erfindungsgemäß werden die Litzenwicklungen 92 in die Wicklungskammern 1-3 eingebracht, und die Wicklungskammern mit Esther, Trafo-Öl, dotiertem Reinwasser Kältemittel oder auch einem geeigneten Gas gefüllt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Transformator werden die voneinander getrennten Wicklungskammern 1-3 ohne Wicklungen, beispielsweise im Vakuum- oder Druckgelierverguss-Verfahren, hergestellt. Die Trafo- und Deckelgehäuse 200, 201 entstehend zunächst ohne Wicklung und können fehlerfrei und ohne Poren oder Spalteinschlüsse, besonders im Bereich der Trennwände 5, 6 gefertigt werden. Selbst wenn Gießfehler passieren, können diese mittels spezieller TE-Messungen oder Röntgenverfahren gefunden und die fehlerhaften Gehäuseteile ausgesondert werden.
  • Das Trafogehäuse 200 und das Deckelgehäuse 201 sind entweder stoffschlüssig, beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder Verguss, miteinander verbunden, oder sie sind durch mechanische Mittel kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden. durch von außen am Gehäuse ansetzende Spannvorrichtungen 25, 27, 46 miteinander verbunden. Insbesondere sind zum Verbinden des Trafogehäuses 200 mit dem Deckelgehäuse 201 und den Deckeln der Anschlusskästen Befestigungsmittel 74 vorzugsweise mit Federelementen 45 vorgesehen, die das Deckelgehäuse und die Deckel selbstnachspannend mit dem Trafogehäuse verbinden.
  • Andererseits können bei herkömmlichen Verguss- Feststoffisolationstechniken Fehlstellen in Zwischenisolationen und Grenzpartien der Trafowicklungen, "ovalradial" angeordneter Wicklungen mit derzeitigen Mess- und Untersuchungsverfahren nicht oder kaum geortet werden. Es sei denn, dass über Zufallstreffer, d.h. mit Objekt- zerstörenden Maßnahmen, Fehler identifiziert werden. Es ist einsehbar, dass solche Prüfungen allenfalls als Systemprüfung, nicht aber als Stückprüfungen, verwendbar sind.
  • Ein weiterer Nachteil der Herstellung der Wicklungen in Massivrohr-Hohleitertechnik ist, dass in Verbindung mit meist hohen spezifischen Stromstärken bzw. MF-Frequenzen ungleich höhere Skin- und Proximityverluste auftreten als bei den erfindungsgemäß verwendeten querschnittsgleichen oder querschnittshöheren verseilten HF oder MF-Litzen 92.
  • Flüssigisolation 87- 91 kombiniert mit porenfreien, dünnen Feststoff- Trennwänden 5 und 6 oder mehreren Trennwänden und Außenwänden 4, 7, sind deshalb vorteilhaft, weil einerseits ein Höchstmaß an Feststoff-Isolations-Sicherheit erreicht wird, und andererseits die Verlustwärme der Wicklungen 32, 31 leicht über die zirkulierende Flüssigkeitsisolation oder auch zirkulierendes Gas abgeleitet werden kann. Das isolierende und kühlende Medium, z. B. Öl, Esther, Reinwasser oder auch Gas, z. B. Druckluft oder SF6- oder Kühlmittelgas, muss nicht durch enge Querschnitte und große Rohrleitungslängen gepumpt werden, sondern stellt als "Außenflächen-Kühlmittel eine fortwährend sich austauschende Isolation dar. Selbst wenn Luftblasen, z. B. aufgrund von Arbeiten außerhalb der Herstellung, also extern in der Flüssigisolation vorhanden sind und Spannung angelegt wird, kommt es nicht zu Defekten, weil die Wicklungen 31, 32 sich in geschlossenen Wicklungskammern Fig. 1, 1-3 mit Isoliertrennwänden 5, 6 befinden. Dadurch werden durch die Zirkulation des Isolationsfluids schnell wechselnde Luftblasen-Konstellationen im Trafo erzeugt, die keinen Durchschlag oder Überschlag ermöglichen, weil die temporären TE-Intensitäten fortwährend und äußerst schnell wechseln, bzw. durch die permanente Luftabscheidung verschwinden, als dass ein Isolationsschaden daraus entstehen könnte.
  • Die Unterschiede zu Feststoff- Isolationstrafos, auch zu konventionellen Öl- oder Esther-Transformatoren, sind die Kunststoff gekapselten Primär- und Sekundärwicklungen 32, 31 mit Esther, Reinwasser oder Gas- 106, 107 Isolierstrecken zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen 31, 32. Die einzelnen Wicklungskammern 1-3 umfassen separat am Gehäuse 200 angeordnete Fig. 1, 60, oder in das Gehäuse 200 integrierte Verbindungskanäle, Figur 8.
  • Weder Luftblasen noch moderat mit Feuchtigkeit angereicherte Esther oder Öle 87, oder durch kurze oder lange Flusen oder begrenzte Verunreinigungen in der Flüssigisolation können zu elektrischen Durchschlägen zwischen den Wicklungen 32, 31 oder 33 führen. Dies, weil für Mittelspannung dimensionierte Kammerwände 4-7 und Hydraulikbrücken als Überleitungen Fig. 1, 60 oder Fig. 8 physikalisch es nicht zulassen, dass es zu Durch- oder Überschlägen kommt.
  • Ein Evakuierungsverfahren bei der Erstmontage des Trafos stellt sicher, dass auch Hohlräume unter den Innenoberflächen der z. B. mit Seide umhüllten Litzen 92 und deren Mikrohohlräume mit isolierendem Fluid gefüllt werden. Diese Durchtränkung der Umhüllung und Draht-Zwischenräume der Litzen 92 in 1-3 mit dem isolierenden Fluid 87-91 ist ein wesentlicher Faktor zur Erreichung geringer TE-Intensitäten auch bei hohen Spannungen. Der zweite wesentliche Faktor ist, dass die Litzendrähte 92 durchgehend über die Flüssigisolation wärmeleitend verbunden sind, was die Wärmeableitung aus den Litzenprofilen nach Außen in den isolierenden Fluidstrom entscheidend fördert.
    Hier bestehen insbesondere wärmetechnische Unterschiede zu konventionellen mit Öl oder Esther gefüllten Trafos. Weil nicht "langsame interne" Konvektionsströmungen im Metallgehäuse des Trafos die Kühlwirkung bestimmen, sondern aktiv gepumpte Kreislaufströme an den Wicklungen 31,32, und den Durchführungen 9, 30 vorbei, sowie den Anschlüssen 76, indirekt den Ringkontaktierungen 39 und der Kontaktkraftgeschraubten Übergangswiderstände 112 und 39 unmittelbar vorbeiführen, wird die entstehende Verlustwärme um ein vielfaches besser abgeleitet als dies mit jeder anderen Kühlmethode in mit viel Öl gefüllten konventionellen aber auch vielfach getauchten MF-Trafos in kleineren Behältern möglich ist. Aufgrund der exzellenten Kühlung können die Lastströme der Primär- und Sekundärwicklungen deutlich höhere Werte annehmen als dies von der Nennleistung vorgegeben ist, was beispielsweise für Anfahr- und Bremsvorgänge, auch langen Steigungsfahrten von entscheidendem Vorteil ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen MF-Trafo Fig. 1-16 wird das in die Wicklungskammern eingefüllte, isolierende Fluid 87-91 oder 106 und 107 in forcierte Strömung versetzt. Aufgrund relativ kleiner Füllmengen führt dies zu kurzen Umlaufzeiten und einer effektiven und sicheren Kühlung an den Außenflächen der Wicklungen 32, 31, den Durchführungen 9, 30, 111, den Anschlüssen 76, und Kontakten 112, 39. Das bedeutet, dass die abgeführte Verlustwärme des Trafos unmittelbar in einen Wärmetauscher transportiert und über Kühler in die Atmosphäre geleitet werden kann. Wärmetauscher und Kühler sind extern und nicht Gegenstand der Erfindung. Die Kühlung der MF-Trafos mittels eines fluiden Mediums wird meist nur als Nebenanschluss an die Kühlung der Leistungs-Elektronik der Traktion realisiert.
  • Dieses effektive Zwangskühlsystem durch isolierendes Fluid, z. B. 87-91 oder 106, 107 hat gegenüber starr-hohlen Wicklungsleitern mit Reinwasserkühlung den Vorteil, dass das MF-Trafo- Kühlsystem ohne Entionisierungsvorrichtungen auch für Konverter- Halbleiter, auch anderen Komponenten mit deutlich unterschiedlichen Spannungen benutzt werden kann, was eine erhebliche Vereinfachung für das Gesamtsystem eines Transformationskonverters bedeutet.
  • Ein weiterer Vorteil der geschlossenen Wicklungskammern 1-3 ist die Ausgestaltung der Gehäuse- und Trennwände 4-7, s. Figuren 5 und 7. Die Gehäuse- und Trennwände weisen integrierte Vorsprünge oder separate Abstandselemente auf, durch welche die Wicklungen 31 in den Wicklungskammern radial positioniert und fixiert werden. Die Gehäuse und Trennwände können beispielsweise wellenförmig 95, 96 oder trapezförmig 116 gestaltet sein, und trennen die Primär - und Sekundärwicklungen 32 und 31 räumlich voneinander. Nicht nur für den Normalbetrieb, sondern auch bei starken Rüttel- und Stoßbeanspruchungen. bzw. Kurzschlüssen, sind diese wellen- oder trapezförmigen Trennwände 95, 96, 116, Fig. 5 und Fig. 5A zwischen den Wicklungskammern 1-3 ein zentrales Element des Transformators. Die "Wellen" oder "Trapeze" der Trennwände 95, 96, 116 sind so geformt, dass die elektrischen Feldstärken in der Flüssig- und Feststoffisolationen, außer unmittelbar an den Litzenoberflächen, nahezu gleich gehalten werden.
  • Zwischen Primärwicklungen 32, Sekundärwicklungen 31 und gegen Erde 45, 46 befinden sich erfindungsgemäß zwei Isolationsbarrieren, die sich "addieren" und aus Feststoffisolationen in Form der Gehäuse und Trennwände 4-7 und Flüssigisolation 87-91, sowie partiell externe Luftstrecken 16- 29 (Fig. 13). Die Flüssigisolation wird im Betrieb fortwährend in Strömung gehalten und bildet eine sich immer wieder "regenerierende Fluid-Isolation" an den isolationsrelevanten Stellen im und außerhalb des MF-Trafos.
    Auch die zusammengesetzten Klein- und Großschlagweiten bzw. Kriechstrecken 16-29 sowie 42-55 in und an den Anschlusskästen 11, 17 und Durchführungen 9, 30 gehören zum durch Isolierstellen unterbrochenen Schlagweiten, Kriechweg-Konzept.
  • Dieses erfindungsgemäße Konzept der Isolierung hat entscheidende Vorteile: Elektrische Durch- oder Überschläge zwischen Primär- 32 und Sekundärwicklungen 31 können faktisch nicht stattfinden. Dies gilt, wie bereits ausgeführt, auch bei dem sonst gefürchtetem Vorhandensein von Flusen oder Fasern in isolierenden Fluiden oder auch entlang von Außenkonfigurationen des Trafos, wenn keine Isolier- und Dichtungsbarrieren vorhanden sind.
  • Wegen des allseitigen Umschlusses der Wicklungen mit Feststoff- und Flüssigkeitsisolation in den Wicklungskammern 1-3 für die Primär- und die Sekundärwicklungen mit Hilfe von Trennwänden 5, 6 ist es nahezu nicht möglich einen Kurzschluss- oder einen sich anbahnenden Durch- oder Überschlag zwischen Primär- und Sekundärwicklung 31, 32, 60 oder gegen Erde (Kerne 45, 46) zustande zu bringen.
  • Dies, weil die Trennwände 5, 6 die Spannungsdifferenz zwischen Primär- und Sekundärwicklung 32, 31 zeitlich gekürzt, alleine übernehmen könnten, was aber aufgrund der überwachten Fluidströme nicht stattfindet.
  • Die Abstände der jeweiligen Wicklungen 32, 31 zu den Trenn- und Außenwänden 5,6, 4, 7, zwischen welche Flüssigisolation 87-91 oder Gasisolationen 106, 107 eingefüllt ist, sind im Mittel ungefähr gleich groß wie die Dicke der isolierenden Trennwände. Dadurch ergibt sich ein hohes Maß an kombinierter Sicherheit und Einhaltung bzw. Unterschreitung der spezifizierten TE-Schwellenwerte
  • Die Sicherheiten addieren sich in mehrfacher Hinsicht, zum einen aufgrund der prüftechnisch sichergestellten Poren- oder Mikroporenfreiheit der Trennwände und Außenwände der Wicklungskammern, sowie der sich fortwährend austauschenden Flüssig- oder Gas-Isolationen in allen Teilen des Trafos, also auch axial und radial in den Wicklungskammern 1-3 und der Durchführungsbereiche 9, 30,ff. Anders als bei Feststoffisolationen sind leitfähige Kanalbildungen in allen Teilen der Isolation nahezu ausgeschlossen.
  • Wie die Figuren 5 und 7 zeigen, weisen die Trennwände 5, 6 zwischen Primär - und Sekundärwicklungskammern 1-3 versetzte spiegelbildlich zueinander angeordnete Wellenkonturen 95, 96 auf, die die Wicklungen 92 (31-32) immer "mittig" zwischen den Trennwänden 95, 96 halten und fixieren. D. h, dass an den Wellenbergen gegenüberliegenden Seiten der Wicklung zusätzlich zu einer Feststoffisolation immer eine doppelte Flüssig- oder Gasisolation vorhanden ist 87-91 bzw. 106, 107.
  • Um diesen Sicherheitsaspekt bei einem zweiteiligen Gehäuse nicht an der Schnittstelle zwischen Trafo- und Deckelgehäuse zu verlieren, befinden sich beidseits der Stirnseiten der Wicklungen axiale Anschläge oder Abstandhalter Figur 2, 98, 99, die jeweils axial "unter" und "über" den Wicklungen angeordnet sind, um die E-Feldstärken- zwischen Primär- und Sekundärwicklungen und den axial gedichteten Abschlüssen der Wicklungskammern 1-3 zu den Wicklungen 32, 31 auch in den Gehäuse-Fügebereichen Fig. 1, 2 insbesondere auch gegen die Kerne und Spannbänder 45, 46 auf unkritische Niveaus zu senken. Hinzu kommen im Außenbereich der Gehäuse so genante Aussparungen 42, 43 und Fig. 13 allseitige Luftstreckenabstände zu den Kernen 45.
  • Die Figuren 1 und 8 zeigen, dass Fügestellen zwischen den Gehäusewänden 4, 7 und Trennwänden 5, 6 des Trafogehäuses 200 und dem Deckelgehäuse 201 mit in Nuten 99 eingefassten hydraulisch-elektrischen Kammerdichtungen 68-71 versehen sind. Somit sind die Axial-Abstände 97 98 zu den jeweiligen Begrenzungen am Nutgrund 99 der Trafo/Deckelgehäuse mit dimensionierten Durchgangs/Oberflächenwiderständen im Bereich 97, 98, 99 Feldstärken reduziert, dass bei Stoß- bzw. Prüfwechsel-Spannung, noch ausreichende Reserven vorhanden sind.
  • Zusätzlich bestehen Optionen für die Sicherung der Spannungsfestigkeit im Fügebereich der beiden Gehäuseteile 200, 201. Vor dem Komplett-Zusammenbau gemäß Fig. 12- 14 des Trafos können die Nuten 99 des Deckelgehäuse, sofern auf die Möglichkeit der Demontage verzichtet wird, mengendosiert mit elektrisch hochfesten Klebeharzen angefüllt werden, wobei der Nutgrund bei der folgenden Montage und der Aushärtung wagerecht nach "Unten" aufgestellt ist. Damit wird aus je einem Trafo- und Deckelgehäuse ein in sich geschlossenes mit Innenkammern versehenes einteiliges Trafogehäuse. Diese "Verschmelzung" des Trafo- und Deckelgehäuse kann in mehreren Versionen ausgeführt werden.
  • Einerseits können klebeaktiv vorbereitete Nuten der Trennwand- Fügestellen des Deckelgehäuses 201 vor dem Einlegen der Dichtungen in die Nuten 99 mengendosiert mit Klebeharz gefüllt werden so, dass Trafo- und Deckelgehäuse 200, 201 feststoffisoliert und mechanisch zu einem einzigen Gehäuseteil werden. Hierbei sind Primär- und Sekundärwicklung 32, 32 vor der Fügung mit Durchführungen und Dichtungen montiert und die Nut-Klebebefüllungen so dimensioniert, dass nach dem Aufsetzen des Trafogehäuse in das Deckelgehäuse das Klebeharz 101 nicht aus den Nuten 99 austritt.
  • Die Nutflächen und die obersten Tennwandpartien werden im Bereich der Zusammenklebung vom Trafo- und Deckelgehäuse Fig. 8, 9 so Klebe- behandelt, dass Trafo- und Deckelgehäuse stoffschlüssig verbunden werden, wobei die inneren Trennwände 5, 6 auch die Gehäuse Innen- und Außenwände 4 und 7 durch die Klebeverbindung 104 zu geschlossenen Gehäuse- Einheiten werden.
  • Vorstehende Arbeitsgänge könnten mit geeigneten Klebeharzen auch ohne Dichtungen zwischen Trafo- und Deckelgehäuse 200, 201 ausgeführt werden. Eine diesbezügliche Klebung würde Trafo- und Deckelgehäuse ebenfalls zu einem Gehäuse 101 ohne Dichtungen 68- 71 "verschmelzen". So verschmelzen, dass auf Befestigungsmittel 73 zwischen Trafo- und Deckelgehäuse verzichtet werden könnte. Es können im Bereich der Fugenstellen auch noch andere Maßnahmen erfolgen, wie Trennisolierstreifen oder Rundumkappen mit Durchführungsstutzen (nicht gezeichnet), welche die elektrische Sicherheit auch ohne Fugenstellen-Klebung deutlich erhöhen.
  • Im Regelfall kann aber auf vorstehend beschriebene Klebeoperationen und Kuppen-Konstruktionen verzichtet werden, weil die Dichtungsverbindung 68-71 für herkömmliche Nennspannungshöhen ausreicht.
  • In Fortführung vorstehender Ausführungen könnte auf die gezeigte Verbindung von Trafo und Deckelgehäuse 200, 201 mit Verschraubungen 25, 27 und zusätzlichem Druckaufbau auf Trafo- und Deckelgehäuse mittels Spannbänder 46, über Kerne 45 und elastisch-kompressiblen Plattenunterlagen 49 verzichtet werden.
  • Andererseits kann die Verwendung von Spannbändern 46 über Kerne 45 und die elastischen Plattenunterlagen 49 an den Geradeseiten der Trafo- und Deckelgehäuse 200, 201 die Verschraubung 25, 27 gemäß Fig. 1 erübrigen. Dies hat den Vorteil, dass der erfindungsgemäß vorgeschlagene MF-Trafos gemäß Figuren 6 bis zu 20% "schmaler" wird, weil der Raum für die Verschraubungen Fig. 6B, 108 entfällt. Des Weiteren wird das Flansch-Raumvolumen vermindert Fig. 7, was die Möglichkeit eröffnet, den Kernquerschnitt Fig. 7, 128 und die Spannungszeitfläche bzw. Leistung des Trafos zu vergrößern.
  • Solche effektiven Optionen für Konvertertransformationen ermöglichen es auch, z. B. bis zu 8-10 MF- Trafos "aufeinander" oder "nebeneinander" zustapeln, wie es in den Figuren 10 dargestellt ist. Eine solche Anordnung mehrerer Trafos führt zu Volumen/Gewichts-Reduzierungen des Transformationskonverters, Figuren 10.
  • Eine noch drastischere Volumenverminderung zeigen die Figuren 10E, 10F auf. Weitergehend zu den Figuren 10A bis 10D wird bei diesem Vorschlag nur der Innenteil der bisherigen Trafogehäuse Fig. 1-9 verwendet. Die Sekundär-Einzelkammern 1-3 werden in beliebigen Mehrfach-Trafo-Kollektiven z. B. 3, 5 oder 10 Trafos zu gemeinsamen, d. h. Vielfach-Sekundär-Wicklungsräumen, mit dem Reduktionspotential des Wegfalls vieler Außenwände 7 zu einer gemeinsamen Außenwand 129 des Vielfach MF-Trafos, aber auch innerer Verschaltungen unter Flüssig- und Gasisolationen, zumindest auf der LV-Seite.
  • Auch bei der Ausführung gemäß Figuren 10E, 10F würden die Kerne pro Einzel- bzw. im Multi-Integrierten Trafo in Atmosphäre und nicht in der Öl- oder Gasisolierung angeordnet werden. Trafo- und Deckelgehäuse würden in zum Beispiel 3, 5, 10-fach Ausführung hergestellt werden können.
  • Die Ausführungen gemäß Figuren 10A bis 10F sind eine weitere Verdichtung und Gewichtsreduktion von Konverter-Transformation, die eine mögliche Weiterentwicklung vom Einzel- MF-Trafo zu Mehrfach MF- Anordnungen sind.
  • Im Weiteren werden die Innengestaltung der Wicklungskammern 1-3 und weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen MF- Transformators beschrieben.
  • In Figur 2 sind insbesondere die elektrischen Anschlüsse und Durchführungen zu den Wicklungen sowie die Dichtungen zwischen Trafogehäuse 200 und Deckelgehäuse dargestellt.
    So werden u. a. im Grund der Wicklungskammern 1-3 vorzugsweise gusstechnisch integrierte Abstandshalter 98 für die Wicklungen 31, 32 zu den Kammerböden platziert so, dass die Wicklungen analog zu den Steigungen der Wicklungsspiralen auf den höhengestuften Abstandshaltern Fig. 2, 98 aufliegen, ohne das der Fluss des Isolationsfluids 87- 91 behindert wird.
    Die Gegenhalterung für die Wicklungen 31, 32 bilden die Gehäusedeckel Fig. 1 mit elastischen Distanz- 110 oder Abstandshaltern 109, mit welchen die Wicklungen 32, 31, 33 mit Federkraft fixiert, d. h. vibrationsfest gehalten werden. Primär-, und Sekundärwicklung 32, 31 werden mit einer Reihe von Abstandshaltern 109 und Abstandsbögen 110 auf dimensionierte Abstände zu dem Deckelgehäuse 201 Fig. 1, 2 gehalten.
  • Diese axialen Fixierungen der Wicklungen in den Gehäuseteilen 200, 201 sind erforderlich, damit bei Rüttel-, oder bei Stoßbeanspruchungen bei Zugfahrt oder magnetisch ausgelösten Kurzschlussbeanspruchungen axiale Bewegungen der Wicklungen 32, 31, 33 in den Wicklungskammern Fig. 1-5, 1-3 unterbunden werden.
  • Anfang und Ende der Wicklungen 31, 32 und deren Befestigung an den Durchführungen 9, 30 stellen zwar fixe Halterungen der Wicklungen dar, können aber ab gewissen Abständen die Wicklungen 31, 32nicht allein ausreichend in den Wicklungskammern -13 halten, um Bewegungsschäden zu vermeiden.
  • In radialer Richtung werden die Wicklungen durch die entsprechen mit wellenförmigen oder trapezförmigen Vorsprüngen ausgebildeten Trennwände gehalten. Alternativ zu Fig. 4, 5, 7 besteht aber auch die Möglichkeit gemäß Fig. 8 die Vorsprünge oder Abstandselemente direkt an den Wicklungen von Primär-, 32 und Sekundärwicklung 31 anzuordnen. In diesem Fall sind die Gehäusewände und Trennwände 4-7 nicht wellenförmig oder trapezförmig sondern glatt ausgebildet Fig. 8A-E und bilden Oval-Formen um die Kerne 45. Damit dennoch eine Zentrierung und Fixierung der Wicklungen 31, 32 und gleichmäßige "Isolierdicken" des isolierenden Fluids in den Wicklungskammern 1-3 allseitig um die Wicklungen Fig. 8B gegeben sind, können z. B. Wellen- oder Trapezform aufweisende Wicklungsclips Fig. 8F, 129 und Fig. 8C, 130 auf die Wicklungen 32 oder 31 aufgebracht werden, deren Konfiguration so gestaltet wäre, das weiterhin und ungehindert die Flüssigisolationen 87-91 oder Gase 106, 107 die Räume zwischen den Wicklungen 32 und 31 sowie den Innenseiten der Gehäuse- und Trennwände 4-7 auffüllen und austauschen können.
  • Die dargestellten vorteilhaften Merkmale der versetzt angeordneten Wellen- oder Trapez geformten Gehäuse- und Trennwände 95, 96 sind auch hier realisierbar, wenn um die Sekundär- und Primärwicklungen Fig. 8 31, 32, 33 Wellenspann-Elemente Fig. 8F, 115 versetzt angebracht würden, die sich in nicht mit Wellen bestückten Kammerwänden Fig. 8, links obere Darstellung 1- 7 abstützen. Diese Maßnahme ist eine Option für einfachere Trafogehäuse- und Deckel gemäß Fig. 8, und der Fig. 10.
  • In den axialen Bereichen der Wicklungskammern 1-3 und der Wicklungen 32, 31, 33 erreicht die Dicke der Flüssigkeitsisolation im Bereich der Durchführungen 9, 30 fast doppelte Werte, als an den radialen Bereichen der Wicklungen/Wicklungskammern. Dies, damit im Bereich Feld-verformender Konfigurationen z.B. der Durchführungen größere Anteile der Nenn- und der Prüfspannungen und ihrer elektrischen Felder in die Flüssigisolation verlagert und abgebaut werden, bzw. die stärkeren Radien der Durchführungen 9, 30 im Bereich der
  • Konusbohrungen 64 und der Radialabstände der Wicklung, Trenn- oder Außenwände deutlich niedrigere TE- Feldstärken erhalten.
  • Diese Maßnahme der partiellen Kammeraufweitungen Fig. 4 im Bereich der Wicklungsköpfe ist erforderlich, damit Eingangs/Ausgangsdurchführungen der Primär-, und Sekundärwicklungen vermehrt mit Flüssig- oder Gasisolationen umhüllt sind.
    Auch, damit die Ströme über ausreichende Durchmesser/Querschnitte Fig.4, der Durchführungen 9, 30 bzw. der Konusbohrungen 64 in und aus den Wicklungen der Wicklungskammern gelangen und es bezüglich Durchführungen nicht zu partiellen Temperaturerhöhungen in Teilen des MF-Trafos kommt.
  • In diesen vergrößerten Kammerbereichen Fig. 4, 1,2 werden die Durchführungen 9, 30 mit Löttaschen, verdrehsicher Fig. 1, 2, 113 arretiert.
    Die Dichtungen um die Durchführungen 9, 30 werden in die Konusbohrungen Fig. 4, 64 gedrückt und beim Einschub 64 radial verformend gespannt.
  • Alle Formen, auch Optionen der geschlossenen Wicklungskammern 1-3 für Primär- 32 und Sekundärwicklungen 31 sind so gestaltet, dass die hydraulisch-elektrischen Dichtungen 68-71 optional auch die beschrieben Klebe- ZusatzMaßnahmen, 99 -102, zwischen Trafo- und Deckel-Gehäuse außerhalb der höchsten elektrischen Feldstärken liegen, die sich unmittelbar an ersten und letzten Windungen der Primär/Sekundärwicklung 32, 31 und an die Löttaschen Fig. 2, 8, 38 der Durchführungen anlagern.
  • Es sind Eingussarmatur-Schraubverbindungen 73 mit Spannkraft-Nachstellung 115 zur Kompensation von Setzvorgängen der Dichtungen 68-71 vorgesehen, die über 68-71 Flächendruck auf die Gehäuse- und Trennwände 4-7 zwischen Trafo - und Deckelgehäuse Fig.1, 2, 200, 201 ausüben. Dadurch wird der Austritt von Esther oder Isoliermedien 87- 91 oder unter höherem Druck stehendem Isoliergas 106, 107 aus dem geschlossenen Gehäuse 200, 201 faktisch ausgeschlossen. Gleichzeitig bilden die Gehäuse- und Trennwände 4-7 die Feststoff-Isoliersperren der Wicklungskammern 1-3.
  • Gleiches gilt für optionale Gehäuseverklebung 99 -102. Die Durchflüsse der Isolierhydraulik 88- 91, alternativ der Gasdurchströmung 106, 107, durch die Pfadführung für die Flüssig- oder Gas- Isoliermedien 59-60- 59 sind 180° drehbar.
  • Das isolierende Fluid 87-91 wird über einen oberen Hydraulikanschluss 59 zugeführt und parallel in die äußeren Wicklungskammern 1 und 3 geleitet. Von dort wird das isolierende Fluid von den Außenkammern 1,3 über eine hydraulische Brücke 60 zu der inneren Wicklungskammer 2 geleitet, von wo das Fluid durch die Kammer dem unteren Hydraulikanschluss 59 ausgeleitet wird.
    Die Strömungsrichtung des isolierenden Fluids kann natürlich auch 180° umgekehrt sein. Die Zuführung des isolierenden Fluids an die Hydraulikanschlüsse 59 kann über externe Isolier-Schlauchverbindungen erfolgen. Die Hydraulikbrücke könnte auch in das Gehäuse des Transformators integriert sein Figur 9, 103.
  • Ein blasenfreier Fluid-Umschluss der Wicklungen und aller Spannung führenden Teile mit isolierendem Fluid ist im Bereich der Primär- und Sekundäranschlüsse dadurch gesichert, dass Durchführungsarmaturen 9, 30, in den Konusbohrungen 64 für HV bzw. LV- Anschlüsse im Trafogehäuse 200 und im Deckelgehäuse 201 nach Vakuum-Vorbehandlung mit Druck beaufschlagt sind.
  • Das isolierende Fluid 87-91 in den Wicklungskammern 1-3 wird vorzugssweise hydraulisch unter Druck gehalten.
  • Mit Kontaktschrauben 76 und den Sperrkontaktfedern 77 für die Primär- und Sekundär-Ringkontakte 39 an den Anschlüssen werden niedrige Übergangswiderstände zwischen den Wicklungen 32, 32, den Löttaschen 38 der Durchführungen 9, 30 der Kontakthülse 112, den Ringkontakten 39 und den Anschlusskabein (ohne Pos,) hergestellt.
  • Das erfindungsgemäße MF-Trafo-Isolationsprinzip: durchgängige ReihenSchaltung: Feststofftrennwände 5, 6 und sich regenerierende FlüssigkeitsIsolation 68-71 oder Isoliergas 106, 107 ist ohne Lücken umgesetzt, indem alle Wicklungen 32, 31, 33, mit durchgängig kammerförmigen Hohlraum-Feststoffisolationen und Flüssigisolations- Auffüllungen 68-71 realisiert wurden, welche elektrisch- auch mechanische Sicherheit des MF- Trafos garantieren. Dies gilt auch für die optionale GU- Wicklung 33, die zwischen erster und zweiter Lage Fig. 8 bzw. 1,2 der Primärwicklung 32 angeordnet ist und mittels Zwischenisolationen 34 Stossspannungssicher ist. Um die Streuinduktivität der GU- Wicklung zur Primär- und Sekundärwicklung gleichrangig niedrig zu halten, wurde die GU- Wicklung 33 als Flächenwicklung 33-35 realisiert Die GU- Wicklung 33 ist vorzugsweise als Folienwicklung 35 ausgebildet und wird in eine beidseitig umschließende Zwischenisolation 34 gefügt. Pos. 35 zeigt, dass die GU- Wicklung zwischen 1. und 2. Lage der Primärwicklung 32 platziert ist. Seitlich umschließt die Folien-Flächenwicklung Fig. 2, 8 eine Litze 35 so, dass eine die Streuinduktivitätsabsenkende Überdeckung zwischen 1, 2 - Lage zur Primär- und Sekundärwicklung Wicklung gegeben ist.
  • Außerhalb der Trafo/Deckelgehäuse sind Primär-, und Sekundäranschlüsse 30 Feldstärken- und TE- minimierenden Ringkontakten 39 in Ladungsträgereinschließenden Anschlusskästen in u. a. 11, 12, 17, 18, für die Kabelanschlüsse untergebracht. Das heißt, dass Kriechwege und Schlagweiten zu trafonahen Potentialen, auch Kernen 45 und Spannbänder Fig. 1, 2, maßlich aber nicht in der Wirkung (Typprüfung) minimiert wurden.
    Wegen deutlicher Raum- Volumeneinsparungen im Umfeld der Anschlussbereiche und hermetischer Kapselungsmaßnahmen der Anschlüsse, in Form angegossener Anschlusskästen, Isolier-Dichtungen, Deckel, und Isoliertüllen 23 Fig. 1, 2, 13, 119, vertikaler Anpressung 25 und horizontaler Andruck auf 26, konnten die Raumdistanzen analog in Mittelspannungs-Anlagen auf ein Bruchteil sonst üblicher Abstände und Potentialdistanzen reduziert werden.
  • Dies unter anderem deshalb, weil die Weichdichtungs-Kompressionspartien zu Deckel 12 oder Tülle z. B. 14 u.a. in konischen Komprimierungsbohrungen in Anschlusskasten 11 durch montier- und demontierbare MS-Isolationskapselungen in Form allseits ladungsträgerdicht geschlossenen Anschlusskästen 11, 12, 17, 18, Deckeln 12 entstanden sind.
  • Um zusätzlich Spannungs- und Abstandsreserven im Bereich der Anschlusskästen, Anschlüsse, 30, und bezogen auf > 25 kV Trafos zu generieren, besteht optional die Möglichkeit, die Kerne 45 mit Isolierkappen und Folien so voneinander zu trennen, dass die Kerne nicht als durchgehende Leiter wirken, sondern z. B. zu einer Kernzahl- Potentialkaskade zwischen den HV-, 11 und LV-Anschluss-Kästen 17, werden. Dies gilt auch für den GU- Anschluss 118 und den LV- Verschaltungskasten mit 24, 28, 119, 27.
  • Umgekehrt besteht aber auch die Option, Kerne und Spannbänder kurz zu schließen 45, 46 und zu erden, und so eine Potential trennende Erdungsbrücke zwischen HV und LV- Anschlusskästen zu platzieren. D. h. den Leistungs- MF-Trafo zusätzlich zu einer Potential-Trennung zwischen HV-und LV Konverterteil zu machen.
  • TE- auslösende elektrische Feldstärken werden u. a. zwischen Anschlusskästen und Kernen auch dadurch vermieden, dass in den Anschlusskästen Isolierstoff-Aussparungen Fig. 4, 42 im HV- und LV Anschlusskasten und unter den elastischen Platten 49, Fig. 4, 15 vorgesehen sind, welche die Kerne auf der HV-und LV- Seite an Stellen mit erhöhter E-Feldstärke zusätzlich mit Luft-Zwischenstrecken versehen. Diese Luftstrecken-Einfügungen, zu und zwischen den Kernen, die die Feldgradienten verbessern, wurden getroffen, damit auch im Außenbereich des Trafos sichere Isolations- Konfigurationen gegeben sind.
  • Mit diesen Maßnahmen konnten sonst übliche Eingusselektroden oder Flächen-Absteuerungsbeläge in und an den Gehäusen vermieden werden.
  • In diesem Sinne wurden auch außerhalb der HV- bzw. LV- Anschlusskästen Reihenschaltungen aus Luft-Kunststoff-Luft-Barrieren durchgängig platziert, indem diese Spannung abbauenden Barrieren um die HV-Primärkontakte 76, 39 über die Positionen 20, 21, 22 zur den Innenseiten des Anschlusskästen und über den HV-Luftschlagweitenabstand 22 zu den Rahmen- verdeckten Kernen geführt sind.
  • Dieses äußere Raum-Komprimierungs-Konzept ermöglicht dicht gestellte MF-Trafo-Kaskaden, Figuren 10 der auf der gesamten Oberfläche, Lichtbogen-Fußpunkt- freien Trafos. Mit Raumzuordnungen auch und besonders in LV-Umgebungen wozu die Durchführungstüllen 23 spiegelbildlich gestaltet und sich anschließende Isolier- und Durchführungswände 133, 134 in erheblich MSverdichteten Kaskaden-Konfigurationen niederschlagen.
  • Der große Vorteil dieser Durchführungs-Ausführungen, integrieren Anschlusskästen mit z.B. einer Mittelspannungs-Trennwand, sind so ausgeführt, dass die HV-LV- MF-Trafos nicht im HV- Teil von Transformationskonvertern installiert werden müssen, sondern auch in LV-Räume oder Schränken unterbringbar sind, s. Figuren 10. Aus diesem Grund ist der direkte HV-Anbau an eine Isolations-Schottwand Fig. 10C, 133, 134 möglich, weil HV- Doppel-Isolationstüllen Fig. 1 und 2, 23 mit sehr kurzen dimensionierten hochspannungsfesten Rohr- Kegel- Aufspannungs-Längen auskommen.
  • Die Kerne 45, 46 werden an der Innenseite mit Trafo- und Deckelgehäuse und den elastisch-komprimierbaren Plattenunterlagen 49 so gehalten, dass Kerngewichte und Rüttelkräfte auf die elastischen Plattenunterlagen 49 von Deckel- und Trafogehäuse Fig. 1, 2, 12, 13 klemmen, axial mit den Kernrahmen 50, 51, die an den Innenseiten ebenfalls auf die Zwischenplatten 49 aufsetzen und über den verschraubten Rahmenteilen 50 oder 51 wirken.
  • Die axiale Spannvorrichtung der Kerne ist in den Figuren 15A-15C dargestellt, ebenso die Feststellung der Kerne. In Eingussarmaturen am Trafo- und Deckelgehäuse werden über Gewindestifte, Muttern 58 und Spannfedern 79, 80 die Kerne 45 verspannt, indem die Rahmenteile 50, 51 axial zusammengedrückt werden. Bisher wurden üblicherweise außen an Trafogehäusen Spannbolzen zum Zusammenspannen der Kerne vorgesehen. Diese Spannbolzen stellten meist galvanische Brücken zwischen der Niedervolt- und Hochvoltseite des Transformators dar. Beim erfindungsgemäßen Transformator sind Eingussarmaturen 73 am Gehäuse mit MS-Spannungsniveaus angeordnet. In den Eingussarmaturen sind Stellbolzen befestigt, welche die Spannrahmen 50, 51, mit denen die Kerne 45 gespannt und gehalten werden 79, 80.
  • In Fig. 16 wird weiter die Verbindung der Rahmenteile 50, 51 mit einem Metall-Stabteil 53, 54 gezeigt, welches aber auch austauschbar als Kühler mit Isolierflüssigkeit 87-91 oder Luft, Gas 106, 107 durchströmbar sein kann.
  • Vertikale Eingussarmaturen 130 Stirnseitenansichten Fig. 11, 14 des MF-Trafos ermöglichen alternativ die Befestigung in Konvertergehäusen, vorwiegend auch an Durchführungswänden Fig. 10 aus Kunststoff oder gesonderten Trafo-Zusammenschraubungen an Durchführungswänden zu Trafokaskaden. Fig. 10.
    • Liste der Bezugszeichen
    • 1
    Sekundär- Wicklungskammer, Innen
    2
    Primär- Wicklungskammer, Mitte
    3
    Sekundär- Wicklungskammer, Außen
    4
    Sekundär- Gehäusewand, Innen
    5
    Primär- Trennwand, Mitte, Innen
    6
    Primär- Trennwand, Mitte, Außen
    7
    Sekundär-Gehäusewand, Außen,
    8
    Verstärkungsrippen Trafogehäuse
    9
    Durchführungen zu den Wicklungen
    10
    Rohrarmaturen im Deckelgehäuse
    11
    HV-Anschlusskasten
    12
    HV-Deckel auf Anschlusskasten
    13
    HV-Isolierdichtung zwischen Anschlusskasten - Deckel
    14
    HV-Tülle jeweils für Trafo-Anschlusskasten und optional Schottwanddurchführung
    15
    Nierenförmige Ausnehmungen in Trafo- und Deckelgehäuse
    16
    HV- GU- Kabel- Verbindung
    17
    LV- Anschlusskasten
    18
    LV- Deckel auf Anschlusskasten
    19
    LV- Isolierdichtung zwischen Anschlusskasten - Deckel
    20
    HV- Luftabstand Primärarmatur zu HV- Innenwand
    21
    LV- Luftabstand Sekundär zu LV Innenwand
    22
    HV zu LV Schlagweiten Summierung 20, 21 über Isolierdichtungen
    23
    HV-Tüllen Kegel für Durchführung in Konvertergehäuse
    24
    LV- Anschlusskasten Sekundärverschaltung Wicklung
    25
    HV- Deckelverschraubung - Druck auf Dichtungen
    26
    HV- Verschraubung Stirnseiten-Druck auf Tüllenkegel
    27
    LV- Verschraubung Deckel- Dichtungs- Druck
    28
    LV- Isolierdichtung zwischen Anschlusskasten - Deckel
    29
    Material- Ausnehmung Trafo/ Deckelgehäuse
    30
    Primär/Sek.- Durchführungen, z. B. Gießharz in umgossenen Hülsen 37
    31
    Sekundärwicklung, Innen, Außen
    32
    Primärwicklung mit Gu-Wicklung
    33
    Gate, nur Gu-Wicklung
    34
    Zwischenisolation GU zu Primärwicklung
    35
    Metall- Folie mit Litze zwischen 1. und 2. Lage
    36
    GU- Anschluss an Durchführungsarmatur
    37
    Kontakthülse zur Aufnahme der Durchführungen
    38
    Löttaschen an Durchführungsarmaturen
    39
    Ringkontakt für Primär, Sekundär- und GU- Anschlüsse
    40
    Ringkontakt- Verschraubung
    41
    Zusammenbindung der Windungen und Wicklungen
    42
    Aussparungen
    43
    Isoliermaterial- Ausnehmung Hohlraum im GU Anschlusskasten
    44
    Wärmeleitungsfolie als Zwischenisolation für Kerne
    45
    Kerne
    46
    Spannbandkerne
    47
    Elektrische Verbindung Kerne über Spannbänder, Optional-Version
    48
    frei floatende Kerne, Standardausführung
    49
    Elastische Plattenunterlage Kern zu Trafo- und Deckelgehäuse
    50
    Rahmenteil 1 "Oben"
    51
    Rahmenteil 2 "Unten"
    52
    Aufnahmeräume Rahmen für Kühler oder Verbindungsstab
    53
    Kühler für Wärmeausleitung im Kernschnitt- Bereich
    54
    Verbindungsstab, für Oberflächenkühlung der Kerne
    55
    Rahmen-Rippe, E- Schlagweitenverlängerung
    56
    Druckaufnahmearmatur für Kernspannung
    57
    Spannsteller - Armatur
    58
    Spannstellmutter für Steller
    59
    Hydraulik Anschlüsse, Einzeln, Zu-, Ablauf
    60
    Hydraulik Anschlüsse Hydraulikbrücke Primär Sekundär
    61
    Spannflansche der Hydraulikbrücken
    62
    Kardanscheibe zwischen Trafo/Deckelgehäuse- Hydraulikbrücke
    63
    O- Dichtung Hydraulik Flansche und Brücken
    64
    Konusbohrungen für Durchführungen in Trafogehäuse und Deckel
    65
    Schmalflansch Aussparung Trafo/Deckelgehäuse
    66
    Schmalflansch- Spannband- Aufdruck mittels Kerne
    67
    Kraftschlusshülse Deckelgehäuse
    68
    Kammerdichtung 1
    69
    Kammerdichtung 2
    70
    Kammerdichtung 3
    71
    Kammerdichtung 4
    72
    Dichtung für Durchführungen in Konusbohrung 64
    73
    Eingussarmatur, Hauptflansch
    74
    Eingussarmatur, Anschlusskästen, Deckel
    75
    Eingussarmatur, Flüssig- Isolationsverschluss
    73
    Eingussarmatur, für Kern- Stellbolzen
    74
    Eingussarmatur, Spannklotz
    75
    Spannscheiben für Nachspannung Hauptflansch Gehäuse
    76
    Primär- Sekundär- Verschraubung Kontakte
    77
    Sperrkantscheibe für Ringkontakte
    78
    Sperrkantscheibe für Anschlussdeckel
    79
    Spannfeder für Kernspannung
    80
    Spannfeder für Kernfestspannung
    85
    Verschraubung Hydraulik Anschluss
    86
    Verschraubung Hydraulikbrücke
    87
    Flüssig- Isolation Esther
    88
    F. I. Transformator Öl
    89
    F. I. Reinwasser mit Glykol
    90
    F. I. Kältemittel
    91
    Kondensator- Flüssigisolation als Substitution 87- 90
    92
    Litzenwicklungen zu Durchführung + Oberbegriff von 31,32
    93
    Sekundär Kammerwand, Innen bei Einschürung
    94
    Sekundär Kammerwand, Außen bei Einschnürung
    95
    Wellen in Kammerwänden
    96
    Litzenhalterung mit Wellen in Kammerwänden
    97
    Flüssig- Isolationsräume
    98
    Axialabstand Wicklung
    99
    Nutgrund Deckelgehäuse
    100
    Gießharzklebung
    101
    Klebehöhe
    102
    Erhöhung der Trennwände wenn nur Klebeverbindung der Gehäuse d. h. Dichtungen entfallen entsteht "einteiliges Trafogehäuse" mit allseits geschlossenen Kammern 1-3 (außer Ein-Ausleitung Flüssig Isolation und gedichteten Konusbohrungen 64
    103
    Ölkanal Primär- Sekundär bei Gehäuse- integrierter Ausführung
    104
    Klebeverbindung Trafo/Deckelgehäuse ohne Dichtungen
    105
    Ausdehnraum Ecken, Nutgrund für Kammerdichtungen 68-71
    106
    Isoliergase SF6 und Kältemittelgase als Isolier- und Kühlgas
    107
    Druckluft als Isolier - und Kühlgas
    108
    Breiten- Reduktionsmaßnahme - MF-Trafo
    109
    Stabgummi- Abstandshalter in Gehäusedeckel: Wicklung Sekundär
    110
    Abstandsbogen, Gehäusedeckel, Einzeldrücke: auf Primär-Wicklung
    111
    Dichtung: Durchführungshülse 37 Harz- umgossen in Gehäusen
    112
    Strom- Kontaktierungen Durchführungen - Durchführungshülsen
    113
    Steg- Nut- Arretierungen zw. Durchführungen- Durchführungshülsen
    114
    Pressdruck Nachstellung Deckel Anschlusskästen
    115
    Wellen Spannelement Wicklung Alternative zu Wellen 95, 96
    116
    Trapez - Wicklungsfixierungen in Trennwänden
    117
    Kontakthülse- Stromübergangsfläche Ringkontakt, Kabel
    118
    GU- Anschlüsse
    119
    Komprimierung HV LV-Deckeldichtungen
    120
    Fünfkammergehäuse für z. B. für Primär- Sek. Zweifachschichtungen
    121
    Innenwand I- Sekundärwicklung gegen Erde
    122
    Trennwand II LV Sekundär zu HV Primär
    123
    Trennwand III HV Primär zu LV Sekundär Außen
    124
    Außenwand IV LV Sekundär Außen gegen Erde
    125
    Mehrfach MF- Trafo in Zentralgehäuse Außenwand gegen Erde
    126
    Befestigungsarmatur
    127
    Kernquerschnitte Standard
    128
    Kernquerschnitte vergrößert
    129
    Wicklungs- Wellen oder Trapez Wicklungsclip
    130
    Wicklungs-Zusammenhaltung Kunststoff- Dünnwandteil o. Bindung
    131
    HV-Anschlusskabel.
    132
    LV Anschlusskabel
    133
    HV- Schottwand
    134
    HV-Schottwand- Isolierdichtung
    200
    Trafogehäuse
    201
    Deckelgehäuse

Claims (23)

  1. Mittelfrequenz-Transformator bestehend aus einem geschlossenen aus isolierendem Material bestehenden Gehäuse (200, 201) mit Wicklungskammern (1-3) zur Aufnahme von Primär- und Sekundärwicklungen.
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in das Gehäuse (200, 201) ein flüssiges der gasförmiges isolierendes Medium eingebracht ist, welches die Wicklungskammern (1-3), vorhandene Durchführungsöffnungen zu den Wicklungskammern und Zuläufe / Abläufe für das isolierende Medium ausfüllt.
  2. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungskammern (1-3) geschlossen und durch isolierende Gehäusewände (4, 7) und Trennwände (5, 6) voneinander getrennt sind, dass die Wicklungen (31, 32) in den Wicklungskammern positioniert und fixiert sind, und dass die Wicklungskammern mit dem flüssigen oder gasförmigen isolierenden Medium (87-91) gefüllt sind.
  3. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse vor der Montage mindestens zweiteilig ausgebildet ist, ein Trafogehäuse (200), ein Deckelgehäuse (201) und Anschlusskästen und montierbare Dichtungen und Deckel umfasst.
  4. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen axial und radial in den Wicklungskammern (1-3) fixiert sind.
  5. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewände und Trennwände (4-7) integrierte Vorsprünge (95, 96) oder separate Abstandselemente (129, 130) aufweisen, durch welche die Wicklungen (31, 32) in den Wicklungskammern (1-3) radial positioniert und fixiert sind, wobei die Wicklungen axial durch feste (98,99) oder elastische Elemente (108, 109) in den Wicklungskammern (1-3) positioniert und fixiert sind.
  6. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trafogehäuse (200) die Gehäusewände (4, 7) und die Trennwände (5, 6) umfasst, und das Deckelgehäuse (201) Nuten (99) aufweist, in welche die Außenwände und Trennwände beim Verschließen des Trafogehäuses abdichtend eingreifen.
  7. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trafogehäuse (200) und dessen Gehäusewände und Trennwände mit dem Deckelgehäuse (201) verklebt oder vergossen sind.
  8. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbinden des Trafogehäuses (200) mit dem Deckelgehäuse (201) und den Deckeln der Anschlusskästen Befestigungsmittel (74) mit Federelementen (45) vorgesehen sind, die das Deckelgehäuse und die Deckel selbstnachspannend mit dem Trafogehäuse verbinden.
  9. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse, bzw. den Anschlusskästen (200, 201) Fluid- und Feststoff isolierte und elektrisch leitende Durchführungen (30) vorgesehen sind, mit denen die Enden der Wicklungen (31, 32, 33) einerseits und die Außenanschlüsse für die Wicklungen andererseits elektrisch verbunden sind.
  10. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (200, 201) Anschlussdeckel (11, 17) angeordnet sind, die komprimiert und spaltfrei isolierend mit dem Gehäuse verbinden und isolierte bzw. gedichtete Durchführungen die Anschlüsse für die Wicklungen bilden.
  11. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trafokerne (45) auf Eck-Konfigurationen und Ausformungen des Gehäuses (200, 201) aufgespannt (Fig. 13) und durch spann-elastische Zwischenlagen (49) vom Gehäuse getrennt und gehalten sind.
  12. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (45) durch Spannbänder und Spannrahmen (50, 51) radial und axial gehalten sind, und die Kerne mit Rippen (55) auf den Seiten der Anschlusskästen an den Außenseiten der Kernpakete zu Teilen überdecken und so die elektrische Stoßspannungsfestigkeit außenseitig zu den Kernen vergrößern.
  13. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (45) durch elektrische Verbindung der Spannbänder (46) geerdet sind, damit eine galvanische Potentialtrennung zwischen den außen liegenden Hochvolt- und den Niedervoltanschlüssen des Transformators gegeben ist.
  14. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an Ausformungen des Gehäuses (200, 201) zur Befestigung der Kerne (45) Materialausnehmungen (39) vorhanden sind.
  15. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass axiale angeordnete Zwischenisolationen (130) zwischen den Kernen (45) angeordnet sind.
  16. Mittelfrequenz Transformator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrahmen (50, 51) zur Aufnahme der Kerne (45) so gestaltet sind, dass eine zumindest partielle Kühlung der Kerne (131) mittels isolierendem Fluid oder durch Kühlkörper integrierbar ist.
  17. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Primärwicklung (32) mit zwei- oder mehreren Lagen vorgesehen ist, wobei zwischen den Lagen der Primärwicklung eine Hilfswicklung (33) mit Zwischenisolation (34) eingeschlossen ist.
  18. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Wicklungskammern (1-3) mindestens einen Zulauf und einen Ablauf (59) für das isolierende Fluid aufweisen, die am Gehäuse vorzugsweise diagonal gegenüberliegend angeordnet sind, wobei das isolierende Fluid vorwiegend gleichmäßig durch die Wicklungskammern (1- 3) gefördert wird.
  19. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (59) einer Wicklungskammer durch eine hydraulische Brückenverbindung (60, 103) mit einem Ablauf (59) einer anderen Wicklungskammer verbunden ist, wobei die hydraulische Brücke entweder in das Gehäuse integriert (103) oder als separates Bauteil (60) ausgestaltet und mit dem Gehäuse verbunden ist.
  20. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuläufe und Abläufe (59) im Gehäuse aus abgewinkelten Kanälen bestehen, die vorzugsweise axial am Gehäuse (200,201) ansetzen und radial in die Wicklungskammern (1-3) eintreten.
  21. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuläufe und Abläufe (59) für das isolierende Fluid hydraulische oder pneumatische Kupplungen umfassen, insbesondere selbstdichtende Schnellkupplungen aus elektrisch isolierendem Material.
  22. Mittelfrequenz Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (200,201) des Transformators auf der Oberseite und Unterseite einheitlich bemaßte Armaturen aufweist, so dass mehrere solcher Transformatoren in allen Lagen isoliert verbindbar und direkt stapelbar sind.
  23. Mittelfrequenz Transformatoren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere dieser Transformatoren zu Kaskaden oder Teilkaskaden zusammenfassbar sind, und diese so zusammengefasst sind, dass sie ein gemeinsames Gehäuse (120) mit einer gemeinsamen Konfiguration in Vielfach-Einheiten (125) bilden.
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