EP3133615A1 - Elektrische wicklungsanordnung - Google Patents

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EP3133615A1
EP3133615A1 EP15181683.2A EP15181683A EP3133615A1 EP 3133615 A1 EP3133615 A1 EP 3133615A1 EP 15181683 A EP15181683 A EP 15181683A EP 3133615 A1 EP3133615 A1 EP 3133615A1
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EP
European Patent Office
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boiler
electrical winding
winding
stabilizing element
active part
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Jörg FINDEISEN
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
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    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers

Definitions

  • the invention relates to an electrical winding arrangement comprising an active part and a boiler enclosing the active part.
  • the stabilization element comprises a plurality of sections which form a support chain. This means that the sections are arranged linearly and can thus pass on the supporting forces in each case.
  • One of the sections may advantageously have a releasable wedge-shaped insert. This can be used for customization and adjustment. This is advantageously performed in a groove of the stabilizing element.
  • the stabilizing element may consist of an insulating material and / or be enclosed by an insulating material.
  • the stabilizing elements can thus be mounted between the windings and cable guides of the active part.
  • the material isolates the stabilizing element against the windings and / or the cable guides.
  • the stabilizing element can also be integrated into existing isolable barriers between two windings.
  • the stabilizing element has a circumferential umbrella-shaped insulation. This serves to extend the sliding distances along the stabilizing element from the active part to the boiler wall.
  • the radial supports of the winding parts with each other, as well as the supports of the winding against the leg of the core are dimensioned and designed so that they can absorb the radial forces occurring in the event of a short circuit.
  • the support elements of the inner windings and the support to the core are aligned such that the short circuit forces cause no deformation of the winding.
  • the support elements of the outer winding, and the support elements are also aligned to the boiler so that the forces acting in the case of a vacuum in the boiler forces are positively discharged through the active part.
  • the boiler of the transformer is subjected to a vacuum only during drying and filling processes. As a result, the corresponding loads do not occur during operation of the transformer. Since a simultaneous stress on the support of the vessel by vacuum and a stress of the winding is excluded by short-circuit forces, the design and dimensioning of the individual elements of the entire support chain advantageously only after the higher of the two stresses.
  • At least a part of the stabilizing elements is designed such that they are suitable both for absorbing the pressure forces under vacuum stress and the tensile forces at elevated internal pressure of the boiler.
  • the mechanical support of the vessel takes place in such a way that the mechanical structure of the vessel wall is formed from resulting sheet metal fields whose natural frequency is smaller than twice the mains frequency of the transformer. This can reduce the emission of noise.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that by the introduction of tensile and / or supporting elements in the boiler of an electrical winding arrangement such.
  • a choke coil or a power transformer whose mechanical stability is increased and thereby the wall thickness can be selected lower and reinforcements in the boiler wall can be omitted.
  • the tensile and / or supporting elements are designed so that they can compensate for the loads under pressure or vacuum stress or occurring in a short circuit forces.
  • they can be designed so that they take over the support of the active part in the boiler to absorb the stress of the acceleration values during transport of the winding assembly.
  • FIG. 1 shows embodiments of an electrical winding arrangement 1 in the form of an oil-filled power transformer designed for high powers beyond 10 kVA.
  • the transformers shown are designed as core transformers with a core 2 layered from electrical steel.
  • the windings 4 comprise the common core 2.
  • the wound legs also main legs are connected to each other by yokes.
  • FIG. 1 shown schematic section are partial two windings 4 shown in each case one leg of the core 2 in the viewing direction along the axis of the windings.
  • the windings 4 and the core 2 are arranged in a boiler 6, which is filled with oil under vacuum.
  • the winding arrangement 1 has a linear stabilizing element 8.6, which extends perpendicularly from a first wall section 10 to an opposite wall section 12 parallel to the first wall section 10.
  • the stabilizing element 8.6 is made in one piece and designed for a high tensile load, d. H. also made of corresponding materials.
  • the stabilizing element 8.6 is secured by means of an external screw 14.
  • the stabilizing element 8.6 is secured by means of an internal clamping element 16.
  • the stabilizing element 8.6 extends between the two windings 4 shown perpendicular to the axis therethrough. It is enclosed in the central region by an insulating material 18.
  • FIG. 2 shows three stabilizing elements 8.6 arranged with a circular cross-section in the axial direction between the windings 4 one above the other. These are embedded in the insulating assembly 18 between two windings 4, wherein the insulating material 18 extends as a barrier over the entire axial height of the winding 4.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the stabilizing elements 8.6 of several tension or tension bands.
  • the tension bands are guided in a channel within the insulating material 18 of the insulating arrangement between two windings 4.
  • These straps are formed in individual embodiments of a tensile insulating material.
  • FIG. 5 and 6 illustrated embodiments show on the one hand and stabilizing elements 8.1, which are designed for a pressure load and thus stabilize the boiler 6 against pressure and fix the core 2 against the accelerations during transport in the boiler 6, on the other hand, the detailed structure of the core 2 and the windings. 4
  • FIG. 5 shows the core 2 in its construction of layered electrical sheets 22.
  • the core 2 are concentrically shown two layers of inner windings 4A and outer windings 4B, which are spaced from each other. An adjacent winding 4 is also indicated.
  • the boiler 6 enclosing the windings 4, 4A, 4B has a rectangular cross-section, at the longitudinal end of which the windings 4A, 4B shown in detail are arranged.
  • the stabilizing elements 8.1 emitting from the core 2 in a cross-shaped manner support the boiler 6 at the core 2.
  • the stabilizing elements 8.1 are divided into sections: In the case of the three stabilizing elements 8.1 facing the wall of the boiler 6, a first section supports the outermost winding 4B on the boiler 6. The other, following in a straight line sections support the windings 4A, 4B against each other and finally the innermost winding 4A on the core 2. This results in a continuous Abstützkette of the wall of the boiler 6 to the core 2 and again to the opposite wall.
  • the fourth stabilizing element 8.1 points to the adjacent winding 4 and supports the outer winding 4B against the outer winding 4B of the winding 4 just described.
  • the outermost portions of the stabilizing elements 8.1 each have two umbrella-shaped, circumferential insulation 24, which serve to extend the sliding distances between adjacent outer windings 4B and winding 4B and wall of the boiler 6.
  • the structure for the adjacent winding 4 shown only at the edge is the same.
  • FIG. 6 illustrated embodiment shows in contrast to the in FIG. 5 illustrated embodiment, in addition, between the two illustrated legs of the core 2 similar to in FIG. 1 arranged, designed for a tensile load stabilizing element 8.6. This is connected at the intersection with the designed for a compressive load stabilization element 8.6 between the windings 4. This designed for tensile stabilizing element 8.6 is also designed in the embodiment, in such a way that it simultaneously represents an additional stabilizing element 8.1 for pressure load.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which the horizontally arranged stabilizing element 8.4 is integrated to support the boiler 6 in a device 28 for the axial compression of the winding 4.
  • the axially spaced apart from the winding 4 parts of the stabilizing device of the boiler 6 now form part of the power transmission chain for the axial winding tension 28.
  • this embodiment is executable to the effect that the horizontally arranged in the embodiment stabilization device of the boiler takes over the radial guidance of the winding press 28 and the axial Winding press 28 is the vertical position fixation of the stabilizer 8.4 of the boiler 6.
  • the stabilizing element 8.5 for supporting the vessel wall is designed in such a way that that it simultaneously takes over the pressing of the electrical sheets 22 of the core 2.
  • the embodiments shown there differ in the arrangement of the stabilizing elements 8.1, 8.6. Depending on the design of the power transformer and the mechanical loads arising during operation or during transport, these are designed and arranged for tension or pressure.
  • the stabilizing elements 8.1, 8.6 may be formed according to the embodiments shown before the description of the drawings.

Abstract

Eine elektrische Wicklungsanordnung (1), umfassend einen Aktivteil und einen den Aktivteil umschließenden Kessel (6), soll eine besonders hohe mechanische Stabilität aufweisen und mit besonders geringem Material- und Schweißaufwand herzustellen sein. Dazu ist zwischen - einem ersten Wandungsabschnitt (10) des Kessels (6) und - dem Aktivteil oder einem zweiten Wandungsabschnitt (12) des Kessels (6) mindestens ein durch den Innenraum des Kessels führendes, im Wesentlichen linear ausgebildetes Stabilisierungselement (8) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Wicklungsanordnung, umfassend einen Aktivteil und einen den Aktivteil umschließenden Kessel.
  • Als elektrische Wicklungsanordnungen, die von einem Kessel umschlossen sind, werden insbesondere Leistungstransformatoren und Drosselspulen, die für hohe Leistungen im Bereich von 10 kVA bis über 1000 MVA ausgelegt sind, bezeichnet. Die Transformatoren sind dabei häufig dreiphasig ausgeführt. Außerdem gibt es auch einphasige Leistungstransformatoren, zum Beispiel im Bereich des Bahnstromes, oder als so genannte Stromrichtertransformatoren im Bereich von Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HGÜ).
  • Der Verbund aus Kern, Wicklungen, Pressteilen (Pressrahmen, Pressgestänge) und Ableitung wird Aktivteil genannt. Elektrische Wicklungsanordnungen verfügen in der Regel über einen aus Elektroblech geschichteten Kern. Der geschichtete Aufbau verringert die Wirbelstromverluste (Eisenverluste). Zudem sind solche Wicklungsanordnungen häufig ölgefüllt ausgeführt. Dabei beinhaltet eine Stahlkonstruktion, genannt Kessel oder Tank, den Aktivteil. Der Kessel wird von einem Deckel geschlossen. Die Befüllung des Kessels mit der Isolierflüssigkeit erfolgt zumeist unter Vakuum.
  • Der Kessel und das Gesamtgehäuse von Transformatoren und Drosselspulen müssen den sich aus den Betriebsanforderungen, den Prüfbedingungen und dem Evakuierungsprozess ergebenden mechanischen Belastungen standhalten. Stand der Technik sind Kessel, bei denen die erforderliche Druck- und Vakuumfestigkeit über die Dicke der Kesselwände, eine geeignete Wahl der Blechfeldgrößen und Versteifungen an den Kesselwänden erreicht wird. Die zurzeit zum Einsatz kommenden Gehäuse erfordern daher einen hohen Materialeinsatz, sowie erheblichen Schweißaufwand.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Wicklungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine besonders hohe mechanische Stabilität aufweist und mit besonders geringem Material- und Schweißaufwand herzustellen ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem zwischen
    • einem ersten Wandungsabschnitt des Kessels und
    • dem Aktivteil oder einem zweiten Wandungsabschnitt des Kessels
    mindestens ein durch den Innenraum des Kessels führendes, im Wesentlichen linear ausgebildetes Stabilisierungselement angeordnet ist.
  • Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine mechanische Stabilisierung des Kessels neben der Festigkeit der Wände auch durch geeignete interne Stützen, Streben oder Zugelemente erreicht werden könnte. Diese können entlang der durch Druck oder Unterdruck entstehenden Kraftlinien angeordnet werden und die Kesselwandung an der gegenüberliegenden Wandung halten oder auf dieser Wandung oder auf dem Aktivteil abstützen. Die Stabilisierungselemente sollten hierbei eine besonders hohe Festigkeit, z. B. durch eine Verstärkung mit Glasfaser, Carbon und/oder Kohlenstoffnanoröhren aufweisen. Hierdurch kann die Wandung des Kessels selbst dünner ausgeführt werden.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Wicklungsanordnung ist das Stabilisierungselement für eine Zugbelastung ausgelegt und verbindet den ersten Wandungsabschnitt mit dem zweiten Wandungsabschnitt. Ein derartiges Stabilisierungselement kann in der Art eines Zugbandes oder Zugelements die Druckfestigkeit des Kessels gewährleisten. Die Verbindung erfolgt dabei dadurch, dass das Stabilisierungselement an seinen Enden mit dem jeweiligen Wandungsabschnitt verbunden ist, z. B. durch innere oder äußere Verschraubungen, Schraubbuchsen, Klemmstücke oder Hakenelemente. Die Auslegung hinsichtlich einer Zugbelastung bedeutet, dass das Stabilisierungselement aus einem Material mit einer besonders hohen Zugfestigkeit gefertigt ist, z. B. Durostone®.
  • Vorteilhafterweise ist dabei der erste Wandungsabschnitt dem zweiten Wandungsabschnitt gegenüber angeordnet. Gerade eine Zugverbindung gegenüber liegender Wandungsabschnitte, die insbesondere parallel zueinander ausgerichtet sind und bei denen sich das Stabilisierungselement senkrecht zu den Wandungsabschnitten erstreckt, ermöglicht eine besonders effiziente Verstärkung des Kessels. Vorzugsweise werden die Zugelemente dabei durch Spannbänder aus einem zugfesten Isoliermaterial gebildet. Bevorzugt ist die Verwendung von mehrlagigen Glasfaserbändern, welche mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Kunstharz getränkt sind, vorgesehen. Vorteilhaft ist die Platzierung und Einbettung solcher Zugelemente in die Isolieranordnung zwischen zwei Wicklungen.
  • In einer speziellen Ausführungsform werden zwischen den einzelnen Lagen des zugfesten Isolierstoffes der Spannbänder jeweils eine oder mehrere Schichten eines porösen, vom Isolierfluid des Transformators durchtränkbaren Isolierstoffes angeordnet. Diese Zwischenschichten können beispielsweise durch Beilagen aus Pressspan gebildet werden. Dadurch ist eine Erhöhung der elektrischen Festigkeit möglich. Weiterhin gewährleisten die vom Isolierfluid des Transformators imprägnierbaren Zwischenschichten die Vermeidung elektrisch kritischer Hohlräume zwischen den parallelen Lagen des zugfesten Isolierstoffes (zum Beispiel eines kunstharzgetränkten Glasfaserbandes).
  • In alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Ausgestaltung ist das Stabilisierungselement für eine Druckbelastung ausgelegt. Hierdurch wird der Kessel gegen eine Vakuumbelastung stabilisiert. Das Stabilisierungselement kann z. B. zwischen dem ersten Wandungsabschnitt und einem Teil des Aktivteils angeordnet sein und den Wandungsabschnitt auf der Wicklung oder dem Kern abstützen, oder aber zwischen zwei Wandungsabschnitten angeordnet sein und diese gegeneinander abstützen.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Stabilisierungselement mehrere Abschnitte, die eine Abstützkette bilden. Das bedeutet, dass die Abschnitte linear angeordnet sind und die Abstützkräfte somit jeweils weitergeben können.
  • Ein Abschnitt kann dabei vorteilhafterweise zwischen zwei Wicklungen des Aktivteils oder zwischen einer Wicklung und einem Kern des Aktivteils angeordnet sein. Hierdurch kann eine Abstützkette von der Kesselwandung zur außen vom Hauptstreukanal liegenden Wicklung und von dieser weiter über den Hauptstreukanal zur inneren Wicklung und zum Kern geführt werden. Diese trägt sowohl die radialen Kurzschlusskräfte als auch die Abstützung des Kessels.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die elektrische Wicklungsanordnung mindestens zwei miteinander verbundene Stabilisierungselemente. Dies sind besonders vorteilhaft zwei zueinander senkrechte Stabilisierungselemente, die an ihrem Berührungspunkt miteinander verbunden werden. So erhöhen die Stabilisierungselemente gegenseitig ihre Festigkeit, insbesondere gegen Knickung.
  • Vorteilhafterweise kann ein Abschnitt der erwähnten Abstützkette insbesondere an eine Wicklung angrenzend einen Spalt aufweisen, d. h. die Abstützkette erstreckt sich nicht vollständig zwischen den abzustützenden Bauteilen, sondern es verbleibt ein geringer Spalt an der Wicklung, so dass die Abstützung erst dann um Tragen kommt, wenn der Kessel eine gewisse Grundverformung erreicht hat. Somit lässt sich eine Verringerung der mechanischen Belastung der Abstützanordnung erreichen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung weist einer der Abschnitte eines Abstützelements ein Dämmelement aus elastischem Material auf. Hier kann z. B. Gummi zur Anwendung kommen. Derartige elastische Dämmelemente sorgen für eine Körperschalldämmung.
  • Einer der Abschnitte kann vorteilhafterweise eine lösbare keilförmige Einlage aufweisen. Diese kann zur Anpassung und Justage verwendet werden. Vorteilhaft wird diese in einer Nut des Stabilisierungselements geführt.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen kann das Stabilisierungselement aus einem Isolationsmaterial bestehen und/oder von einem Isolationsmaterial umschlossen sein. Im ersteren Fall können die Stabilisierungselemente damit zwischen den Wicklungen und Leitungsführungen des Aktivteils angebracht werden. Im letzteren Fall isoliert das Material das Stabilisierungselement gegen die Wicklungen und/oder die Leitungsführungen. Das Stabilisierungselement kann auch in bereits vorhandene Isolierbarrieren zwischen zwei Wicklungen integriert werden.
  • In noch weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Stabilisierungselement eine umlaufende schirmförmige Isolierung auf. Diese dient zur Verlängerung der Gleitstrecken entlang des Stabilisierungselementes vom Aktivteil zur Kesselwandung.
  • Die radialen Abstützungen der Wicklungsteile untereinander, sowie die Abstützungen der Wicklung gegen den Schenkel des Kernes werden derart dimensioniert und ausgelegt, dass sie die im Falle eines Kurzschlusses auftretenden Radialkräfte aufnehmen können. Dazu werden die Abstützelemente der inneren Wicklungen und die Abstützung zum Kern derart ausgerichtet, dass die Kurzschlusskräfte keine Deformation der Wicklung bewirken. Weiterhin werden die Abstützelemente der äußeren Wicklung, sowie die Abstützelemente zum Kessel ebenfalls derart ausgerichtet, dass die im Falle eines Vakuums im Kessel wirkenden Kräfte kraftschlüssig über den Aktivteil abgeleitet werden.
  • Der Kessel des Transformators wird ausschließlich bei Trocknungs- und Füllprozessen mit einem Vakuum beaufschlagt. Demzufolge treten die entsprechenden Belastungen nicht während des Betriebes des Transformators auf. Da also eine gleichzeitige Beanspruchung der Abstützung des Gefäßes durch Vakuum und eine Beanspruchung der Wicklung durch Kurzschlusskräfte ausgeschlossen ist, erfolgt die Auslegung und Dimensionierung der einzelnen Elemente der gesamten Abstützkette vorteilhafterweise nur nach der jeweils höheren der beiden Beanspruchungen.
  • Bevorzugt wird zumindest ein Teil der Stabilisierungselemente derart ausgeführt, dass sie sowohl zur Aufnahme der Druckkräfte bei Vakuumbeanspruchung als auch der Zugkräfte bei erhöhtem Innendruck des Kessels geeignet sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die mechanische Abstützung des Gefäßes dabei derart, dass die mechanische Struktur der Gefäßwand aus resultierenden Blechfeldern gebildet wird, deren Eigenfrequenz kleiner ist, als die doppelte Netzfrequenz des Transformators. Dadurch kann die Abstrahlung von Geräuschen vermindert werden.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Einbringung von Zug- und/oder Abstützelementen im Kessel einer elektrischen Wicklungsanordnung wie z. B. einer Drosselspule oder eines Leistungstransformators dessen mechanische Stabilität erhöht wird und dadurch die Wanddicke geringer gewählt werden kann und Verstärkungen in der Kesselwandung entfallen können. Die Zug- und/oder Abstützelemente sind dabei so ausgestaltet, dass sie die Belastungen bei Druck- oder Vakuumbeanspruchung oder durch bei einem Kurzschluss auftretende Kräfte kompensieren können. Zusätzlich können sie so ausgestaltet sein, dass sie die Abstützung des Aktivteils im Kessel zur Aufnahme der Beanspruchung durch die Beschleunigungswerte beim Transport der Wicklungsanordnung übernehmen.
  • Besonders vorteilhaft sind die beschriebenen Lösungen für elektrische Wicklungsanordnungen anwendbar, bei denen eine erhöhte Druckbeanspruchung auf das Gefäß der Wicklungsanordnung wirken kann, zum Beispiel hermetisch abgeschlossene Transformatoren, elektrische Betriebsmittel für Unterwassereinsatz, sowie fluidgefüllte Wicklungsanordnungen mit einem Füllstand des Isolierfluides von mehr 10 m.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
    • FIG 1
    eine schematische Schnittzeichnung durch einen Dreiphasentransformator mit Blickrichtung entlang der Achse einer Wicklung,
    FIG 2 bis 4
    schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen des Dreiphasentransformators in einer schematischen Schnittzeichnung mit Blickrichtung jeweils senkrecht zur Achse der Wicklung,
    FIG 5 und 6
    zwei Ausführungsbeispiele des Dreiphasentransformators in einer schematischen Detailschnittzeichnung des Inneren der Wicklung mit Blickrichtung entlang der Achse der Wicklung,
    FIG 7 und 8
    zwei Ausführungsbeispiele des Dreiphasentransformators in einer schematischen Detailschnittzeichnung des Inneren der Wicklung mit Blickrichtung senkrecht zur Achse der Wicklung und senkrecht zur Blickrichtung der FIG 2 bis 4, und
    FIG 9 bis 13
    Ausführungsbeispiele des Dreiphasentransformators in einer schematischen Schnittzeichnung mit Blickrichtung jeweils entlang der Achse der Wicklung.
  • Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Alle im Folgenden erläuterten Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele einer elektrischen Wicklungsanordnung 1 in Form eines ölgefüllten Leistungstransformators, der für hohe Leistungen jenseits von 10 kVA ausgelegt ist. Die gezeigten Transformatoren sind als Kerntransformatoren mit einem aus Elektroblech geschichteten Kern 2 ausgebildet. Die Wicklungen 4 umfassen dabei den gemeinsamen Kern 2. Bei Kerntransformatoren sind die bewickelten Schenkel (auch Hauptschenkel) durch Joche miteinander verbunden.
  • In dem in FIG 1 dargestellten schematischen Schnitt sind ausschnittsweise zwei Wicklungen 4 um jeweils einen Schenkel des Kerns 2 in Blickrichtung entlang der Achse der Wicklungen gezeigt. Die Wicklungen 4 und der Kern 2 sind in einem Kessel 6 angeordnet, der unter Vakuum mit Öl befüllt wird.
  • Zur Stabilisierung des Kessels 6 gegen eine Druckbelastung weist die Wicklungsanordnung 1 ein lineares Stabilisierungselement 8.6 auf, welches sich senkrecht von einem ersten Wandungsabschnitt 10 bis zu einem gegenüberliegenden, zum ersten Wandungsabschnitt 10 parallelen Wandungsabschnitt 12 erstreckt. Das Stabilisierungselement 8.6 ist einteilig ausgeführt und auf eine hohe Zugbelastung ausgelegt, d. h. auch aus dementsprechenden Materialien gefertigt.
  • Am ersten Wandungsabschnitt 10 ist das Stabilisierungselement 8.6 mittels einer außenliegenden Verschraubung 14 befestigt. Am zweiten Wandungsabschnitt 12 ist das Stabilisierungselement 8.6 mittels eines innenliegenden Klemmelements 16 befestigt. Das Stabilisierungselement 8.6 erstreckt sich zwischen den beiden gezeigten Wicklungen 4 senkrecht zu deren Achse hindurch. Es ist im mittleren Bereich von einem Isoliermaterial 18 umschlossen.
  • Die FIG 1 zeigt den Verlauf der Stabilisierungselemente 8.6 bzw. des Stabilisierungselements 8.6 im Schnitt senkrecht zur Achse der Wicklungen. Die FIG 2 bis 4 zeigt verschiedene Anordnungen und Formen von Stabilisierungselementen 8.6 und Isoliermaterial 18 aus Blickrichtung A in FIG 1.
  • FIG 2 zeigt drei Stabilisierungselemente 8.6 mit kreisrundem Querschnitt in axialer Richtung zwischen den Wicklungen 4 übereinander angeordnet. Diese sind in die Isolieranordnung 18 zwischen zwei Wicklungen 4 eingebettet, wobei sich das Isoliermaterial 18 als Barriere über die gesamte axiale Höhe der Wicklung 4 erstreckt.
  • FIG 3 zeigt eine Ausführung der Stabilisierungselemente 8.6 aus mehreren Zug- oder Spannbändern. Die Spannbänder sind in einem Kanal innerhalb des Isoliermaterials 18 der Isolieranordnung zwischen zwei Wicklungen 4 geführt. Diese Spannbänder werden in einzelnen Ausführungsformen aus einem zugfesten Isoliermaterial gebildet. Bevorzugt ist die Verwendung von mehrlagigen Glasfaserbändern, welche mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Kunstharz getränkt sind, vorgesehen.
  • FIG 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der insgesamt fünf Stabilisierungselemente 8.6 mit kreisrundem Querschnitt übereinander in ein Isoliermaterial 20 eingebettet sind, welches sich über die gesamte axiale Höhe der Wicklungen 4 erstreckt. Zusätzlich sind parallel beabstandet dazu weitere Schichten von Isoliermaterial 18 zwischen den Wicklungen 4 vorgesehen.
  • Die in den FIG 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen einerseits auch Stabilisierungselemente 8.1, die für eine Druckbelastung ausgelegt sind und damit den Kessel 6 gegen Druck stabilisieren sowie den Kern 2 gegen die Beschleunigungen beim Transport im Kessel 6 fixieren, andererseits auch den detaillierteren Aufbau des Kerns 2 und der Wicklungen 4.
  • FIG 5 zeigt den Kern 2 in seinem Aufbau aus geschichteten Elektroblechen 22. Um den Kern 2 herum sind konzentrisch je zwei Lagen innerer Wicklungen 4A und äußerer Wicklungen 4B dargestellt, die voneinander beabstandet sind. Eine benachbarte Wicklung 4 ist ebenfalls angedeutet. Der die Wicklungen 4, 4A, 4B umschließende Kessel 6 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, an dessen längsseitigem Ende die detailliert dargestellten Wicklungen 4A, 4B angeordnet sind.
  • Vom Kern 2 ausgehend stützen vier kreuzförmig vom Kern 2 ausstrahlende lineare Stabilisierungselemente 8.1 den Kessel 6 am Kern 2 ab. Die Stabilisierungselemente 8.1 sind dabei in Abschnitte unterteilt: Bei den drei auf die Wandung des Kessels 6 weisenden Stabilisierungselementen 8.1 stützt ein erster Abschnitt die äußerste Wicklung 4B am Kessel 6 ab. Die weiteren, in gerader Linie folgenden Abschnitte stützen die Wicklungen 4A, 4B gegeneinander ab und schließlich die innerste Wicklung 4A auf dem Kern 2. Hierdurch ergibt sich eine durchgehende Abstützkette von der Wandung des Kessels 6 bis zum Kern 2 und wieder bis zur gegenüberliegenden Wandung.
  • Das vierte Stabilisierungselement 8.1 weist auf die benachbarte Wicklung 4 und stütz deren äußere Wicklung 4B gegen die äußere Wicklung 4B der soeben beschriebenen Wicklung 4 ab. Die äußersten Abschnitte der Stabilisierungselemente 8.1 weisen jeweils zwei schirmförmige, umlaufende Isolierungen 24 auf, die zur Verlängerung der Gleitstrecken zwischen benachbarten äußeren Wicklungen 4B und Wicklung 4B und Wandung des Kessels 6 dienen. Der Aufbau für die nur am Rand dargestellte benachbarte Wicklung 4 ist gleich.
  • Das in FIG 6 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt im Gegensatz zu dem in FIG 5 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich ein zwischen den beiden dargestellten Schenkeln des Kerns 2 ähnlich wie in FIG 1 angeordnetes, für eine Zugbelastung ausgelegtes Stabilisierungselement 8.6. Dieses ist am Kreuzungspunkt mit dem für eine Druckbelastung ausgelegten Stabilisierungselement 8.6 zwischen den Wicklungen 4 verbunden. Dieses für Zugbelastung ausgelegte Stabilisierungselement 8.6 ist im Ausführungsbeispiel zudem derart gestaltet, dass es gleichzeitig ein zusätzliches Stabilisierungselement 8.1 für Druckbelastung darstellt.
  • FIG 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Kräfte bei Vakuumbeanspruchung durch Stabilisierungselemente 8.1, 8.2, 8.3 aufgefangen werden. Dabei sind die Stabilisierungselemente 8.1, 8.2, 8.3 linear miteinander verkettet und bilden eine Abstützkette. Die Stabilisierungselemente 8.1 vom Kessel 6 zur äußeren Wicklung 4B, die Wicklungsteile 4A, 4B der Kern 2, sowie die Stabilisierungselemente 8.2 zwischen den Wicklungsteilen 4A, 4B und die Stabilisierungselemente 8.3 zwischen Kern 2 und Wicklungsteil 4B bilden durch ihre Verkettung die stabilisierende Abstützkette für den Kessel 6. In der dargestellten Ausführungsform werden die Stabilisierungselemente 8.1, 8.4 zur Befestigung von Isolationsbarrieren 24 zwischen Wicklung 4B und Kessel 6 genutzt. Weiterhin werden die Abstützelemente 8.1, 8.4 des Kessels 6 mit Haltevorrichtungen zur Befestigung von elektrischen Leitungen 26 zu den Anzapfungen der Wicklungen 4 ausgestattet.
  • FIG 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das waagerecht angeordnete Stabilisierungselement 8.4 zur Abstützung des Kessels 6 in eine Vorrichtung 28 zur axialen Pressung der Wicklung 4 eingebunden ist. Die axial zur Wicklung 4 beabstandeten Teile der Stabilisierungseinrichtung des Kessels 6 bilden nunmehr einen Teil der Kraftübertragungskette für die axiale Wicklungsverspannung 28. Vorteilhafterweise ist diese Ausführungsvariante dahingehend ausführbar, dass die im Ausführungsbeispiel horizontal angeordnete Stabilisierungseinrichtung des Kessels die radiale Führung der Wicklungspresseinrichtung 28 übernimmt und die axiale Wicklungspresseinrichtung 28 die vertikale Lagefixierung der Stabilisierungseinrichtung 8.4 des Kessels 6 darstellt.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist weiterhin das Stabilisierungselement 8.5 zur Abstützung der Gefäßwand derart gestaltet, dass es gleichzeitig die Pressung der Elektrobleche 22 des Kernes 2 übernimmt.
  • Zur Bildung einer optimierten Kesselstruktur werden die Wandungen des Kessels mit Versteifungselementen 13 versehen, welche derart angeordnet sind, dass sie Schnittstellen mit den Stabilisierungselementen 8.1, 8.4 des Kessels 6 bilden und an diesen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Stabilisierungselementen 8.1, 8.4 und der Wandung 10, 12 des Kessels 6 vorgesehen ist.
  • Die FIG 9 bis FIG 13 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für Stabilisierungselemente 8.1, 8.6 in verschiedenen, dreiphasigen Leistungstransformatoren. Es ist jeweils ein schematischer Schnitt senkrecht zur jeweiligen Achse der Wicklungen 4 gezeigt. Die Kessel 6 weisen unterschiedliche Querschnitte auf, so z. B. rechteckig (FIG 9, FIG 11 (mit Abkantung an einer Ecke, FIG 13) oder als ineinander greifende Kreise (FIG 10, FIG 12), die jeweils konzentrisch die Wicklungen 4 umschließen.
  • Die dort dargestellten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich in der Anordnung der Stabilisierungselemente 8.1, 8.6. Diese werden je nach Auslegung des Leistungstransformators und den im Betrieb oder beim Transport entstehenden mechanischen Belastungen auf Zug oder Druck ausgelegt und angeordnet.
  • In allen Ausführungsbeispielen können die Stabilisierungselemente 8.1, 8.6 gemäß den vor der Beschreibung der Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungen ausgebildet sein.

Claims (13)

  1. Elektrische Wicklungsanordnung (1), umfassend einen Aktivteil und einen den Aktivteil umschließenden Kessel (6), wobei zwischen
    - einem ersten Wandungsabschnitt (10) des Kessels (6) und
    - dem Aktivteil oder einem zweiten Wandungsabschnitt (12) des Kessels (6)
    mindestens ein durch den Innenraum des Kessels führendes, im Wesentlichen linear ausgebildetes Stabilisierungselement (8) angeordnet ist.
  2. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach Anspruch 1, bei der das Stabilisierungselement (8) für eine Zugbelastung ausgelegt ist und den ersten Wandungsabschnitt (10) mit dem zweiten Wandungsabschnitt (12) verbindet.
  3. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach Anspruch 2, bei der der erste Wandungsabschnitt (10) dem zweiten Wandungsabschnitt (12) gegenüber angeordnet ist.
  4. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Stabilisierungselement (8) für eine Druckbelastung ausgelegt ist.
  5. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach Anspruch 4, bei der das Stabilisierungselement (8) mehrere Abschnitte umfasst, die eine Abstützkette bilden.
  6. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach Anspruch 5, bei dem ein Abschnitt zwischen zwei Wicklungen (4A,4B) des Aktivteils oder zwischen einer Wicklung (4) und einem Kern (2) des Aktivteils angeordnet ist.
  7. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mindestens zwei miteinander verbundene Stabilisierungselemente (8) umfasst.
  8. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der einer der Abschnitte einen Spalt aufweist.
  9. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der einer der Abschnitte ein Dämmelement aus elastischem Material aufweist.
  10. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der einer der Abschnitte eine lösbare keilförmige Einlage aufweist.
  11. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Stabilisierungselement aus einem Isolationsmaterial besteht.
  12. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Stabilisierungselement (8) von einem Isolationsmaterial (18, 20) umschlossen ist.
  13. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Stabilisierungselement (8) eine umlaufende schirmförmige Isolierung (24) aufweist.
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