EP3427275B1 - Ersatztransformator mit modularem aufbau - Google Patents

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EP3427275B1
EP3427275B1 EP17720753.7A EP17720753A EP3427275B1 EP 3427275 B1 EP3427275 B1 EP 3427275B1 EP 17720753 A EP17720753 A EP 17720753A EP 3427275 B1 EP3427275 B1 EP 3427275B1
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EP
European Patent Office
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housing
voltage
cooling
transformer
cooling module
Prior art date
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EP17720753.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3427275C0 (de
EP3427275A2 (de
Inventor
Christian ETTL
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Siemens Energy Austria GmbH
Original Assignee
Siemens Energy Austria GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP3427275B1 publication Critical patent/EP3427275B1/de
Publication of EP3427275C0 publication Critical patent/EP3427275C0/de
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    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
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    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
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    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/10—Single-phase transformers

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for replacing a multi-phase transformer with several single-phase transformers, each of which has a housing filled with an insulating liquid, in which a core with a high-voltage and a low-voltage winding is arranged, at least one high-voltage bushing and a releasably connectable to the housing and with Have a cooling module filled with insulating liquid for cooling the insulating liquid, wherein both the housing and the cooling module each have at least one cooling liquid inlet and at least one cooling liquid outlet, which can be connected to one another for the exchange of insulating liquid.
  • Such an arrangement is from the US 3,235,823 A already known.
  • a three-phase power transformer is described there, which has a lower tank section for each phase.
  • the three lower tank sections are connected to each other via an upper tank section, with the upper tank section being divided into three parts.
  • the connection is made by welding.
  • the previously known arrangement also has cooling units which are firmly connected to the transformer tank via upper and lower bolt brackets.
  • Each cooling unit is connected to the internal volume of the tank or housing via an upper inlet and a lower outlet, so that the insulating fluid with which the tank is filled can be circulated via the respective cooling unit.
  • the brackets are bolt-shaped and serve to securely and permanently connect the cooling unit and tank.
  • the DE 10 2007 022 641 A1 describes a transformer that has a predetermined transport profile for simplified transport does not exceed.
  • the transformer has a housing in which sockets are arranged, into which a high-voltage bushing can be inserted when the transformer is assembled on site.
  • a hermetic transformer which has membrane-like cooling elements.
  • the GB 271 168 A discloses a transformer tank which is detachably connected to a cooling unit.
  • the tank In order to prevent the escape of cooling liquid when the cooling unit is removed, the tank is equipped with a check valve which is automatically moved into its closed position when the cooling unit is removed from the tank.
  • transformers In electrical supply networks carrying alternating voltage, transformers are used to convert high voltage into low voltage or vice versa. Large power transformers in particular are often the size of an apartment building. The transformers are designed according to the respective customer requirements, so that they are usually manufactured as tailor-made, one-off products. In the event of a fault, such transformers are a critical component for the security of the network supply, as the failure of the transformer interrupts the energy supply. In order to be able to replace the faulty transformer, a replacement transformer must be carefully designed and manufactured according to the requirements. This can lead to delays of up to over a year. Additionally, due to its heavy weight and size, transporting the replacement transformer is time-consuming and can take several weeks depending on weather conditions. Further delays occur on site due to the long commissioning times.
  • the object of the invention is therefore to provide an arrangement with which faulty transformers can be quickly replaced can be.
  • a commissioning time of between 48 and 72 hours should preferably be possible.
  • the object is achieved by an arrangement for replacing a multiphase transformer according to claim 1 and a method for replacing a multiphase transformer according to claim 5.
  • the arrangement comprises at least one feedthrough socket, which is connected to the high-voltage or low-voltage winding via a winding connection line extending within the housing, the high-voltage feedthrough being insertable into the feedthrough socket, and an intermediate piece for the fluid-tight connection of the coolant outlet and the coolant inlet, each coolant outlet and each Coolant inlet is equipped with a fluid-tight closing valve and wherein the intermediate piece delimits a connecting channel and has a vent opening for venting the connecting channel.
  • an arrangement is provided with which a multi-phase transformer can be replaced quickly and easily, so that a rapid resumption of the power supply is possible.
  • the arrangement according to the invention can be transported quickly and assembled on site within a few days. If the arrangement according to the invention is in operation, the faulty multi-phase transformer can be replaced with a new transformer without any problems. If the faulty multi-phase transformer has then been replaced with a new multi-phase transformer after, for example, three years, the arrangement according to the invention can be dismantled and is available for new uses.
  • the first module is the housing filled with insulating liquid in which the core with high-voltage and low-voltage windings is arranged as the active part.
  • the structure of the core and the high-voltage and low-voltage windings is basically arbitrary within the scope of the invention.
  • the housing is also equipped with feedthrough sockets which are connected to a winding connection cable on the side facing the insulating liquid.
  • the winding connection cable is in turn connected to one of the windings. If it is the high-voltage side feedthrough socket, for example, the winding connection cable is connected to the high-voltage winding. However, if it is a feedthrough socket on the low-voltage side, for example, it is connected to the low-voltage winding via the winding connection cable.
  • a pluggable high-voltage bushing is provided as a further module according to the invention.
  • the high-voltage bushing comprises an insulator extending in a longitudinal direction, through which a high-voltage conductor extends.
  • the high-voltage bushing has a fastening connection from which a plug-in section extends to its free transformer-side end, which is designed to be complementary in shape to the bushing socket.
  • the plug-in section is inserted into the bushing socket.
  • the high-voltage bushing is then fixed to the housing by means of a fastening connection.
  • the high-voltage conductor of the bushing rests on a line bolt that is held insulated at the closed end of the bushing socket.
  • the line bolt contacts the Winding connection cable and extends through the otherwise non-conductive inner wall of the feed-through socket.
  • the feed-through sockets have sealing agents and thus seal the interior of the housing fluid-tight.
  • the column section expediently extends vertically or at right angles to a horizontal housing cover of the housing, so that the weight of the high-voltage bushing is introduced directly from above, i.e. vertically, into the bushing socket.
  • the weight of the bushing thus ensures a high contact force within the socket, so that good insulation is provided by a solid body connection.
  • the high-voltage bushing is advantageously connected to the bushing socket by means of a suitable detachable connection, for example a screw connection.
  • a cooling module which can be transported independently of the remaining components of the respective single-phase transformer, which can be detachably connected to the housing and which can be filled or filled with insulating fluid on site before assembly. After connecting the cooling module to the interior or oil space of the housing, the insulating liquid is passed over the cooling module and thus cooled in the desired manner.
  • both the housing and the cooling module each have at least one coolant inlet and at least one coolant outlet, which are used for exchange of insulating liquids can be connected to one another, each coolant outlet and each coolant inlet being equipped with a fluid-tight closing valve. Because both the cooling module and the housing are each equipped with a closing valve, these modules can be or will be filled with an insulating liquid, for example a common insulating oil, before they are installed.
  • each coolant outlet of the housing is connected to a coolant inlet of the cooling module and each coolant outlet of the cooling module is of course connected to an assigned coolant inlet of the housing. In this way, the insulating liquid heated by the active part of the housing, i.e. the core and the high and low voltage windings, can be passed over the cooling module and thus cooled.
  • the cooling module can basically have any design.
  • the cooling module can be a passive cooling module that has cooling fins in which the insulating liquid is circulated. On the outside of the cooling fins, the cooling module is in heat-conducting contact with the outside atmosphere, so that heat is transferred from the insulating liquid to the outside atmosphere.
  • an intermediate piece is provided for the fluid-tight connection of the coolant outlet and coolant inlet, wherein the intermediate piece delimits a connecting channel and has a vent opening for venting the connecting channel.
  • the insulating liquid that exits from a coolant outlet is guided to a coolant inlet via the connecting channel of the intermediate piece.
  • the intermediate piece further simplifies the assembly of the cooling module on the housing.
  • the intermediate piece can be rigid or have a flexible, movable section.
  • the connecting channel which is tubular for example, extends from an inlet opening of the intermediate piece to its outlet opening. During assembly, the intermediate piece is connected fluid-tight with one side to a coolant inlet and with the other side to a coolant outlet.
  • the connecting channel of the intermediate piece can be vented. This is done via the vent opening and, for example, by creating a vacuum in the connecting channel using a vacuum pump. After the vacuum has been created in the connecting channel, the closing valves of the coolant inlet and the coolant outlet can each be opened.
  • the intermediate piece has a drain opening that can be closed fluid-tight, which allows insulating liquid to be drained from the connecting channel before assembly.
  • each single-phase transformer of the arrangement according to the invention has an expansion vessel which can be connected to the housing via a connection for exchanging insulating fluid, the expansion vessel being arranged on a separate holding frame.
  • the expansion vessel is mechanically held by its separate holding frame.
  • the expansion vessel is also connected to the inside of the housing or, in other words, to the oil chamber, so that insulating fluid can reach the expansion vessel via the said connection and vice versa.
  • the volume of the insulating liquid depends on the temperature. If the temperature increases, the volume of the insulating fluid increases. Due to the constant internal volume of the housing, an additional volume in the form of the expansion vessel is required to accommodate the additional volume of insulating fluid that arises at higher temperatures.
  • the expansion vessel can be equipped with a dehumidifier or a gas compression chamber or the like.
  • the exact design of the expansion vessel within the scope of the invention is arbitrary. What is important, however, is the separate arrangement and mounting on the holding frame. This ensures simple and accelerated assembly.
  • the holding frame is set up to hold the expansion vessel above the cooling module which is releasably attached to the housing.
  • the holding frame has, for example, a bottom facing a foundation or floor and an upper top facing away from this, which is directly connected to the expansion tank.
  • metallic struts extend between these two sides and are connected to one another in such a way that the necessary free space is provided to accommodate the cooling module, which is also attached to the housing or to the holding frame.
  • the holding frame is part of the cooling module, whereby the cooling module is connected to the housing via the holding frame.
  • the cooling module has a holding frame which is equipped with a lifting handle for lifting the holding frame and a hook part for hooking into a counterpart attached to the housing.
  • the lifting handle is, for example, a ring-shaped, closed lifting eyelet which has an inner diameter which enables a conventional crane hook to be hooked in and thus the holding frame and thus the entire cooling module to be easily lifted.
  • the lifting handle is also designed to be hook-shaped.
  • the hook part and the counterpart for example a simple bolt, form a hook connection which enables the cooling module to be hooked onto the housing and thus enables the cooling module to be quickly installed.
  • the counterpart is, for example, a bolt which extends parallel to a housing wall, for example the cover, and which is held at a distance from the said housing wall.
  • At least three feedthrough sockets are provided.
  • the bushings are advantageously airtight and liquid-tight on the housing attached. They each enable the associated high-voltage bushing to be quickly plugged in and thus quick assembly on site.
  • the feedthrough sockets are designed to be complementary in shape to the insertion section of the respective high-voltage feedthrough.
  • the high-voltage feedthrough is dimensioned depending on its operating voltage.
  • the invention also relates to a method for replacing a multi-phase transformer using an arrangement described above.
  • a number of single-phase transformer housings corresponding to the number of phases of the multi-phase transformer are placed in the vicinity of the multi-phase transformer.
  • the transformer housings are releasably connected to a cooling module, the high-voltage bushings are mounted in bushings of the transformer housing, and the high-voltage bushings are connected at their connections to a supply network and a load.
  • the transport and assembly time is significantly shortened both by the modular structure and by the selection of a few modular single-phase transformers, so that the supply of public or private consumers can be quickly resumed after a failure of a multi-phase transformer can.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a single-phase transformer 1 of an arrangement according to the invention.
  • the transformer 1 shown there has a housing 2 which is equipped with a cooling module 3, an expansion vessel 4, an auxiliary power module 5 and high-voltage bushings 6, 7, 8.
  • the components or modules mentioned are detachably connected to one another and can therefore be easily dismantled and transported independently of one another.
  • arresters 9 which have a non-linear resistance within their arrester housing, which changes from a non-conductive state to a conductive state in the event of overvoltages and thus protects the components connected in parallel to it.
  • the high-voltage bushings 6, 7 and 8 are each designed as plug-in high-voltage bushings and can be inserted with their insertion end into suitable bushing sockets 10.
  • the bushing sockets 10 are designed to be rotationally symmetrical like the insertion end and delimit a cavity that is open towards the housing cover but closed on one side and is designed to be complementary in shape to the insertion end of the respective high-voltage bushing 6, 7, 8.
  • the bushing sockets 10 are also connected to the housing 2 in a fluid-tight manner, so that the oil chamber of the single-phase transformer 1 is hermetically sealed, i.e. air- and liquid-tight, from the outside atmosphere.
  • a power line bolt (not shown in the figure) is held, which, when the high-voltage bushing 6, 7 or 8 is inserted into the respective bushing socket 10, is in conductive contact with the high-voltage conductor extending through the respective high-voltage bushing 6, 7, 8.
  • the said line bolt extends into the interior of the housing 2, i.e. into its oil chamber, where it is in contact with a winding connection line, which thus electrically connects the bushing socket to the respective high-voltage or low-voltage winding of the transformer 1.
  • a column section 12 extends from the fastening connection 11 to a high-voltage connection 13, which in the exemplary embodiment shown is an outdoor connection.
  • the distance between the fastening connection 11 and the high-voltage connection 13 is over 2 meters and in particular over 3 meters in the exemplary embodiment shown.
  • Figure 2 shows the single-phase transformer 1 according to Figure 1 in a perspective view in which the cooling module is better visible. Otherwise, these apply Figure 1 according to the statements made here.
  • Figure 3 shows a top view of a three-phase transformer 14, which is arranged on a foundation made of concrete 15.
  • the transformer 14 On the high-voltage side, the transformer 14 is connected to a high-voltage supply network 16 which has three phases.
  • a consumer network 17 is indicated on the low-voltage side. If the multi-phase transformer 14 fails, the energy supply to the consumer network 17 can no longer be maintained by the supply network 16.
  • the multiphase transformer 14 is a power transformer, the individual manufacture of which usually takes several months, for example 10-15 months. In addition, there is the complex transport and finally the assembly on site, which also takes several weeks.
  • Figure 4 shows the use of an arrangement 18 according to the invention to replace the multi-phase transformer 14.
  • the arrangement 18 consists of several single-phase transformers 1, as in the Figures 1 and 2 shown exists.
  • the single-phase transformers 1 are each connected to the supply network 16 on their high-voltage side, for example with the outdoor connection 13 of the bushing 6, and to the consumer network 17 on their low-voltage side via a cable connection and an outdoor connection.
  • the arrangement 18 according to the invention is designed to be flexible and can therefore be set up according to the respective requirements.
  • the arrangement 18 according to the invention can therefore be built before an error occurs.
  • the arrangement 18 according to the invention consists of individual components that are light in comparison to the multi-phase transformer 14 and can be transported to the desired installation location in a significantly shorter time. Due to the modular structure, the assembly time is also significantly shortened, so that the arrangement 18 according to the invention can be assembled within a few days and the supply to the consumer network can therefore be resumed quickly. You can then look for a permanent replacement solution for the multi-phase transformer 14. For example, a new multi-phase transformer can be designed and manufactured. The faulty multi-phase transformer 14 can be removed from the foundation 15 and the new multi-phase transformer can be installed there. The supply network 16 and the consumer network 17 are then connected to the new multi-phase transformer, so that this then ensures the desired voltage conversion instead of the arrangement 18 according to the invention. The arrangement 18 according to the invention can then be dismantled and used for new tasks.
  • FIG. 5 shows the housing 2 of a single-phase transformer 1 in a perspective view.
  • the feedthrough sockets 10 are particularly clearly visible.
  • a pipe 18 is shown, which serves to connect the housing 2 to the cooling module 3.
  • the pipe 18 forms an opening 19, which can be closed fluid-tight by means of a closing valve 20.
  • a connection piece 21 for connection to the expansion tank 4 is shown.
  • FIG 6 is the housing 2 according to Figure 5 shown in a top view. Especially in Figure 6 Adjustment openings 22, 36 are illustrated, which can be closed in a fluid-tight manner by means of a flap. The adjustment openings 22 and 33 each provide access to a selection device, which will be discussed in more detail later.
  • the pipe 18 has not been shown, so that only a connecting piece 25 can be seen, in which an opening 19 is formed, which can be closed again via a closing valve. An unwanted leakage of insulating liquid from the housing 2 during transport is thus avoided.
  • Figure 7 shows the housing 2 according to the Figures 5 and 6 , however, the expansion vessel 4 is connected via a pipeline 24 to the connecting piece 21 and thus to the oil chamber of the housing 2.
  • the expansion vessel 4 is arranged on a separately set up frame 25. The entire weight of the expansion vessel 4 is thus transferred into the frame 25 and not introduced into the housing 4.
  • the holding frame 25 is connected to the housing 2 via a hook connection, so that unwanted lateral slipping of the holding frame 25 from the housing 2 is avoided.
  • the hook connection comprises a hook part 26 which is firmly connected to the holding frame 25 and which engages in a counterpart fixed to the housing 2.
  • the counterpart is, for example, a bolt that extends parallel to the housing cover and is connected to the housing cover via two side legs, with the side legs and the bolt having the shape of an upside-down "U".
  • FIG 8 shows the cooling module 3 in a front view, in which it can be seen that the cooling module 3 has fans 27 with which the cooling capacity of the cooling module 3 can be increased.
  • the fans 27 generate an air flow that is guided past the outside of a heat exchange register of the cooling module 3 (not shown in the figure).
  • the insulating liquid circulates within the heat exchange register, whereby a heat exchange occurs between the heated insulating liquid and the air flow flowing past. In other words, heat is transferred from the insulating liquid into the air flow and can thus be dissipated into the outside atmosphere.
  • the cooling module 3 is also held in the frame 25.
  • the frame 25 forms a hook part 26 for a hook connection to the housing 2, so that the frame 23 and thus the cooling module 3 can be easily hooked onto the housing.
  • the holding frame 25 also forms lifting eyes 46 for lifting with a lifting crane.
  • the cooling module 3 comprises a control unit 47 which is firmly integrated into the cooling module 3. The fixed connection simplifies and accelerates the assembly of the cooling module 3 on the housing 2.
  • the cooling module 3 forms a connecting piece 28 in its upper area, which is connected to the pipe 18 and thus to the connecting piece 23 of the housing 2 via an intermediate piece 29.
  • the connector 28 forms a coolant inlet of the cooling module 3, whereas pipe 18 forms a coolant outlet of the housing 2.
  • an output connection 30 can be seen in the lower area of the cooling module, which limits a coolant outlet of the cooling module 3.
  • the coolant outlet 30 of the cooling module 3 is connected to a coolant inlet of the housing 2, not shown in the figure, in its lower region, so that circulation of insulating liquid can occur via the cooling module 3.
  • the connecting piece 28, the pipeline 18, the outlet connection 30 and the coolant inlet (not shown) of the housing 2 are each equipped with a closing valve 44 with which the respective outlet or inlet can be closed in a fluid-tight manner.
  • the cooling module 3 shown is split into two parts, for this reason the connecting piece 28 is connected to a transversely extending upper manifold 31, which in turn is connected to two pipes 32 and 33, so that the cooling can be divided into two cooling lines.
  • a lower manifold 34 is in Figure 8 which combines the two insulating liquid streams and supplies them to the outlet nozzle 30.
  • Figure 9 shows the cooling module 3 from above, whereby it is firmly hooked to the housing 2 by means of a hook connection. It is arranged in the holding frame 25.
  • the intermediate piece 29 is in Figure 10 explained in detail. It can be seen that the intermediate piece 29 is designed at an angle. It is hollow or tubular inside and defines a connecting channel that can be vented with a vent connection 34. For example, a hose connection can be placed on the vent connection 34, which is connected to an appropriate vacuum pump, so that the connecting channel of the intermediate piece 29, which is between the Closing valves of the pipeline 18 or the connecting piece 28 extends and can be vented. After applying the vacuum, the closing valves can be opened, avoiding contamination of the insulating liquid by air and/or water inclusions.
  • the intermediate piece 29 is also equipped with a drain opening 45 in order to drain insulating liquid from the connecting channel before dismantling.
  • Figure 11 shows the assembly of the auxiliary power module 5 on the housing 2 by means of a mechanical connection unit 42.
  • the auxiliary power module 5 is connected to a tap of a compensating or tertiary winding of the housing 2 via an electrical connection (not shown in the figure), so that in this way a voltage is applied to the input of the auxiliary power module 5 when the respective single-phase transformer 1 is operating.
  • the auxiliary power module 5 has an auxiliary transformer (not shown in the figure) which is connected with its high-voltage winding to the input of the auxiliary power module 5 and which provides a supply voltage on the output side, which can be used, for example, to drive the fans 27 of the cooling module 5.
  • the auxiliary power module 5 is connected to the cooling module via electrical connecting lines (not shown).
  • connection unit 42 is a detachable mechanical connection that allows the auxiliary power module 5 to be connected to the housing 2 easily, quickly and safely.
  • a plug-in, clamp, hook, flange or other connection comes into consideration here.
  • Figure 12 is the housing 2 with all pluggable high-voltage bushings 6, 7 and 8, as in Figure 1 shown, clarified.
  • a redundant cable connection 35 can be seen, which connects two cable conductors enabled.
  • the housing 2 has an output adjustment opening 22 and an input adjustment opening 36. Both the input adjustment opening 36 and the output adjustment opening 22 are closed in a fluid-tight manner by a cover.
  • FIG. 13 The embodiments shown do not relate to embodiments that fall under the wording of the claims, but are useful for understanding the invention.
  • the Figures 13 to 17 illustrate the flexibility of the arrangement 18 and in particular show that the arrangement 18 can be used variably in different voltage levels.
  • the view into the input setting opening 36 is clear, so that the selection device 37 facing it can be seen.
  • the selection device 37 has voltage connections 38, 39 and 40. Two of the voltage connections 38 and 39 are connected to one another using a U-shaped control conductor 41.
  • This setting connects the high-voltage winding of the transformer 1 to the bushing socket 10 of the high-voltage bushing 6 and thus enables it to handle an input voltage of 345 kV.
  • the output of a voltage of, for example, 138 kV takes place at the high-voltage bushing 8.
  • the high-voltage bushing 7 can be omitted in the operating mode set in this way.
  • Figure 16 clarifies the design of the housing 2 with cooling module 5, expansion vessel 4 and the two high-voltage bushings 6 and 7, which are adjusted according to an input setting Figure 13 results.
  • FIG 14 illustrates a look into the input setting opening 22, whereby a selection device 37 can again be seen with its three voltage connections 38, 39 and 40.
  • the connecting conductor 41 connects the voltage connections 38 and 39, so that the voltage is output at the high-voltage feedthrough 8.
  • Figure 15 A position is shown in which the connecting conductor 41 connects the connections 39 and 40 connects together. In the position shown in this way, the voltage at the cable connection 35 drops, so that the high-voltage feedthrough 8 can also be omitted.
  • FIG 17 a configuration of the transformer 1 is shown, in which the connecting conductor 41 of the selection device 22 connects the voltage connections 39 and 40.
  • the transformer is set up for high voltages of 230 kV, whereby a voltage of 115 kV can be tapped at the high-voltage bushing 8 or at the cable connection.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ersatz eines mehrphasigen Transformators mit mehreren einphasigen Transformatoren, die jeweils ein mit einer Isolierflüssigkeit befülltes Gehäuse, in dem ein Kern mit einer Ober- und einer Unterspannungswicklung angeordnet ist, wenigstens eine Hochspannungsdurchführung und ein lösbar mit dem Gehäuse verbindbares und mit Isolierflüssigkeit befülltes Kühlmodul zum Kühlen der Isolierflüssigkeit aufweisen, wobei sowohl das Gehäuse als auch das Kühlmodul jeweils wenigstens einen Kühlungsflüssigkeitseingang und wenigstens einen Kühlflüssigkeitsausgang aufweisen, die zum Austausch von Isolierflüssigkeit miteinander verbindbar sind.
  • Eine solche Anordnung ist aus der US 3 235 823 A bereits bekannt. Dort ist ein dreiphasiger Leistungstransformator beschrieben, der für jede Phase einen unteren Tankabschnitt aufweist. Die drei unteren Tankabschnitte sind über einen oberen Tankabschnitt miteinander verbunden, wobei der obere Tankabschnitt in drei Teile unterteilt ist. Auf diese Weise können die unteren Tankabschnitte und die drei Teile des oberen Tankabschnittes unabhängig voneinander transportiert und vor Ort miteinander verbunden werden. Die Verbindung erfolgt durch Verschweißen. Die vorbekannte Anordnung verfügt auch über Kühleinheiten, die über obere und untere Bolzenhalterungen fest mit dem Transformatortank verbunden sind. Jede Kühleinheit ist über einen oberen Zulauf und einem unteren Ablauf mit dem Innenvolumen des Tankes oder des Gehäuses verbunden, so dass das Isolierfluid, mit dem der Tank befüllt ist, über die jeweilige Kühleinheit umgewälzt werden kann. Die Halterungen sind bolzenförmig ausgeführt und dienen zur festen und dauerhaften Verbindung von Kühleinheit und Tank.
  • Die DE 10 2007 022 641 A1 beschreibt einen Transformator, der für einen vereinfachten Transport ein vorgegebenes Transportprofil nicht überschreitet. Dabei weist der Transformator ein Gehäuse auf, in dem Steckbuchsen angeordnet sind, in die bei Montage des Transformators vor Ort eine Hochspannungsdurchführung einsteckbar ist.
  • Aus der DE 19 71 624 U ist ein Hermetik-Transformator offenbart, der membranartige Kühlelemente aufweist.
  • Die GB 271 168 A offenbart einen Transformatorkessel, der mit einer Kühleinheit lösbar verbunden ist. Um den Austritt von Kühlflüssigkeit beim Abbau der Kühleinheit zu vermeiden, ist der Kessel mit einem Rückschlagventil ausgerüstet, das selbständig in seine Schließstellung überführt wird, wenn die Kühleinheit vom Kessel entfernt wird.
  • In Wechselspannung führenden elektrischen Versorgungsnetzen werden Transformatoren zum Umwandeln einer Oberspannung in eine Niederspannung oder umgekehrt eingesetzt. Insbesondere große Leistungstransformatoren erreichen oftmals die Größe eines Mehrfamilienhauses. Dabei sind die Transformatoren den jeweiligen Kundenanforderungen entsprechend ausgestaltet, so dass sie in aller Regel als maßgeschneiderte Einzelanfertigungen hergestellt werden. Im Fehlerfall stellen solche Transformatoren ein für die Sicherheit der Netzversorgung kritisches Bauteil dar, da durch den Ausfall des Transformators die Energieversorgung unterbrochen wird. Um den fehlerhaften Transformator ersetzen zu können, muss ein Ersatztransformator aufwendig konzipiert und den Anforderungen entsprechend hergestellt werden. Dies kann zu Verzögerungszeiten von bis zu über einem Jahr führen. Aufgrund seines hohen Gewichtes und seiner Größe ist darüber hinaus der Transport des Ersatztransformators zeitaufwendig und kann je nach Wetterbedingungen mehrere Wochen dauern. Weitere Verzögerungen ergeben sich vor Ort aufgrund der langen Inbetriebnahmezeiten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung bereitzustellen, mit der fehlerhafte Transformatoren schnell ersetzt werden können. Vorzugsweise soll eine Inbetriebnahmedauer zwischen 48 und 72 Stunden möglich sein.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zum Ersatz eines mehrphasigen Transformators nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Ersetzen eines mehrphasigen Transformators nach Anspruch 5.
  • Die Anordnung umfasst wenigstens eine Durchführungssteckbuchse, die über eine sich innerhalb des Gehäuses erstreckende Wicklungsanschlussleitung mit der Ober- oder Unterspannungswicklung verbunden ist, wobei die Hochspannungsdurchführung in die Durchführungssteckbuchse einsteckbar ist, und ein Zwischenstück zur fluiddichten Verbindung von Kühlflüssigkeitsausgang und Kühlflüssigkeitseingang, wobei jeder Kühlflüssigkeitsausgang und jeder Kühlflüssigkeitseingang mit einem fluiddichten Schließventil ausgerüstet ist und wobei das Zwischenstück einen Verbindungskanal begrenzt und eine Entlüftungsöffnung zum Entlüften des Verbindungskanals aufweist.
  • Erfindungsgemäß ist eine Anordnung bereitgestellt, mit der ein mehrphasiger Transformator schnell und einfach ersetzt werden kann, so dass eine schnelle Wiederaufnahme der Energieversorgung ermöglicht ist. Die erfindungsgemäße Anordnung kann schnell transportiert und vor Ort innerhalb weniger Tage montiert werden. Ist die erfindungsgemäße Anordnung in Betrieb, kann der fehlerhafte mehrphasige Transformator in Ruhe durch einen Neutransformator ausgetauscht werden. Ist dann nach beispielsweise drei Jahren der fehlerhafte mehrphasige Transformator durch einen neuen mehrphasigen Transformator ersetzt worden, kann die erfindungsgemäße Anordnung abgebaut werden und steht für neue Einsätze zur Verfügung.
  • Um möglichst schnell zum fehlerhaften Transformator transportiert werden zu können, wurde im Rahmen der Erfindung ein modularer Aufbau gewählt. So sind an Stelle eines mehrphasigen und somit schweren Ersatztransformators mehrere einphasige und somit leichtere Transformatoren vorgesehen. Dabei entspricht die Anzahl der einphasigen Transformatoren der Anzahl der Phasen des fehlerhaften Transformators. Mit anderen Worten wird beispielsweise ein dreiphasiger Transformator durch drei einphasige Transformatoren ersetzt. Dabei sind auch die einphasigen Transformatoren selbst modular aufgebaut. Als erstes Modul ist das mit Isolierflüssigkeit befüllte Gehäuse vorgesehen, in dem der Kern mit Ober- und Unterspannungswicklung als Aktivteil angeordnet ist. Der Aufbau des Kerns und der Ober- bzw. Unterspannungswicklung ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig.
  • Das Gehäuse ist darüber hinaus mit Durchführungssteckbuchsen ausgerüstet, die an ihrer der Isolierflüssigkeit zugewandten Seite mit einer Wicklungsanschlussleitung verbunden sind. Die Wicklungsanschlussleitung ist wiederum an eine der Wicklungen angeschlossen. Handelt es sich beispielsweise um die oberspannungsseitige Durchführungssteckbuchse ist die Wicklungsanschlussleitung mit der Oberspannungswicklung verbunden. Handelt es sich jedoch beispielsweise um eine Durchführungssteckbuchse der Unterspannungsseite, ist diese über die Wicklungsanschlussleitung mit der Unterspannungswicklung verbunden.
  • Als weiteres Modul ist erfindungsgemäß eine steckbare Hochspannungsdurchführung vorgesehen. Die Hochspannungsdurchführung umfasst einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Isolator, durch den sich wiederum ein Hochspannungsleiter erstreckt. Dabei weist die Hochspannungsdurchführung einen Befestigungsanschluss auf, von dem sich zu ihrem freien transformatorseitigen Ende hin ein Einsteckabschnitt erstreckt, der formkomplementär zur Durchführungssteckbuchse ausgebildet ist. Bei der Montage wird der Einsteckabschnitt in die Durchführungssteckbuchse eingeführt. Anschließend wird die Hochspannungsdurchführung mittels Befestigungsanschluss an dem Gehäuse fixiert. Der Hochspannungsleiter der Durchführung liegt in der eingesteckten Stellung an einem Leitungsbolzen an, der an dem geschlossenen Ende der Durchführungsbuchse isoliert gehalten ist. Der Leitungsbolzen kontaktiert die Wicklungsanschlussleitung und durchragt die ansonsten nicht leitende Innenwandung der Durchführungssteckbuchse. Die Durchführungsbuchsen verfügen über Dichtmittel und siegeln so den Innenraum des Gehäuses fluiddicht ab.
  • Zweckmäßigerweise erstreckt sich der Säulenabschnitt senkrecht oder rechtwinklig zu einem horizontalen Gehäusedeckel des Gehäuses, so dass das Gewicht der Hochspannungsdurchführung direkt von oben, also senkrecht, in die Durchführungssteckbuchse eingeleitet wird. Das Eigengewicht der Durchführung sorgt somit für eine hohe Anpresskraft innerhalb der Steckbuchse, so dass auf diese Weise eine gute Isolierung durch einen Festkörperverbund bereitgestellt ist. Vorteilhafterweise wird die Hochspannungsdurchführung mit der Durchführungssteckbuchs mittels einer zweckmäßigen lösbaren Verbindung, beispielsweise einer Schraubverbindung, verbunden.
  • Schließlich ist erfindungsgemäß ein unabhängig von den restlichen Komponenten des jeweiligen einphasigen Transformators transportierbares Kühlmodul vorgesehen, das lösbar mit dem Gehäuse verbindbar ist und bereits vor der Montage vor Ort mit Isolierflüssigkeit befüllt oder befüllbar ist. Nach dem Verbinden des Kühlmoduls mit dem Innen- oder Ölraum des Gehäuses wird die Isolierflüssigkeit über das Kühlmodul geführt und so in der gewünschten Weise gekühlt.
  • Durch den modularen Aufbau sind im Rahmen der Erfindung statt einer zentralen sehr schweren und sehr schwer zu transportierenden Einheit mehrere leichtere Module oder Komponenten vorgesehen, die einfach kostengünstig und schnell an beliebige Standorte transportiert werden können. Durch die steckbare Ausgestaltung der Hochspannungsdurchführung und der Durchführungssteckbuchsen ist darüber hinaus eine schnelle Montage vor Ort ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß weisen sowohl das Gehäuse als auch das Kühlmodul jeweils wenigstens einen Kühlflüssigkeitseingang und wenigstens einen Kühlflüssigkeitsausgang auf, die zum Austausch von Isolierflüssigkeiten miteinander verbindbar sind, wobei jeder Kühlflüssigkeitsausgang und jeder Kühlflüssigkeitseingang mit einem fluiddichten Schließventil ausgerüstet ist. Dadurch dass sowohl das Kühlmodul als auch das Gehäuse jeweils mit einem Schließventil bestückt sind, können diese Module bereits vor ihrer Montage mit einer Isolierflüssigkeit, beispielsweise einem üblichen Isolieröl, befüllt sein oder werden. Bei der Montage wird jeder Kühlflüssigkeitsausgang des Gehäuses mit einem Kühlflüssigkeitseingang des Kühlmoduls verbunden und jeder Kühlflüssigkeitsausgang des Kühlmoduls selbstverständlich mit einem zugeordneten Kühlflüssigkeitseingang des Gehäuses. Auf diese Weise kann die von dem Aktivteil des Gehäuses, also dem Kern und den Ober- und Unterspannungswicklungen, erwärmte Isolierflüssigkeit über das Kühlmodul geführt und somit abgekühlt werden.
  • Das Kühlmodul kann grundsätzlich beliebig ausgeführt sein. So kann es sich bei dem Kühlmodul beispielsweise um ein passives Kühlmodul handeln, das Kühlrippen aufweist, in denen die Isolierflüssigkeit umgewälzt wird. An der Außenseite der Kühlrippen steht das Kühlmodul in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenatmosphäre, so dass es zu einem Wärmeübergang von der Isolierflüssigkeit zur Außenatmosphäre kommt.
  • Im Rahmen der Erfindung ist ein Zwischenstück zur fluiddichten Verbindung von Kühlflüssigkeitsausgang und Kühlflüssigkeitseingang vorgesehen, wobei das Zwischenstück einen Verbindungskanal begrenzt und eine Entlüftungsöffnung zum Entlüften des Verbindungskanals aufweist. Bei dieser Ausführung der Erfindung wird die Isolierflüssigkeit, die aus einem Kühlflüssigkeitsausgang austritt, über den Verbindungskanal des Zwischenstücks zu einem Kühlflüssigkeitseingang geführt. Durch das Zwischenstück wird die Montage des Kühlmoduls am Gehäuse noch weiter vereinfacht. Das Zwischenstück kann starr ausgestaltet sein oder aber einen flexiblen beweglichen Abschnitt aufweisen. Der beispielsweise rohrförmige Verbindungskanal erstreckt sich von einer Eingangsöffnung des Zwischenstücks zu deren Ausgangsöffnung. Bei der Montage wird das Zwischenstück mit seiner einen Seite mit einem Kühlflüssigkeitseingang und mit seiner anderen Seite mit einem Kühlflüssigkeitsausgang fluiddicht verbunden. Um keine Luft und/oder Feuchtigkeit in die Isolierflüssigkeit gelangen zu lassen, kann der Verbindungskanal des Zwischenstücks entlüftet werden. Dies erfolgt über die Entlüftungsöffnung und beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums im Verbindungskanal mit Hilfe einer Vakuumpumpe. Nach Anlegen des Vakuums im Verbindungskanal können die Schließventile des Kühlflüssigkeitseingangs und des Kühlflüssigkeitsausgangs jeweils geöffnet werden. Bei einer Variante weist das Zwischenstück eine fluiddicht verschließbare Ablassöffnung auf, die das Ablassen von Isolierflüssigkeit aus dem Verbindungskanal vor der Montage ermöglicht.
  • Bei einer Ausgestaltung verfügt jeder einphasige Transformator der erfindungsgemäßen Anordnung über ein Ausdehnungsgefäß, das mit dem Gehäuse über einen Anschluss zum Austausch von Isolierflüssigkeit verbindbar ist, wobei das Ausdehnungsgefäß auf einem separaten Haltegestell angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Ausdehnungsgefäß von seinem separaten Haltegestell mechanisch gehalten. Wie das Kühlmodul ist auch das Ausdehnungsgefäß mit dem Gehäuse-Inneren oder mit anderen Worten dem Ölraum verbunden, so dass Isolierflüssigkeit über den besagten Anschluss zum Ausdehnungsgefäß und umgekehrt gelangen kann. Das Volumen der Isolierflüssigkeit ist temperaturabhängig. Steigt die Temperatur an, nimmt das Volumen der Isolierflüssigkeit zu. Aufgrund des konstanten Innenvolumens des Gehäuses ist daher ein zusätzliches Volumen in Gestalt des Ausdehnungsgefäßes erforderlich, um das bei höheren Temperaturen entstehende zusätzliche Volumen der Isolierflüssigkeit aufzunehmen. Das Ausdehnungsgefäß kann mit einem Luftentfeuchter oder einer Gaskompressionskammer oder dergleichen bestückt sein. Die genaue Ausgestaltung des Ausdehnungsgefäßes im Rahmen der Erfindung ist beliebig. Wesentlich ist jedoch die separate Anordnung und Halterung auf dem Haltegestell. Diese sorgt für eine einfache und beschleunigte Montage.
  • Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist das Haltegestell zum Halten des Ausdehnungsgefäßes oberhalb des am Gehäuse lösbar befestigten Kühlmoduls eingerichtet. Das Haltegestell weist beispielsweise eine einem Fundament oder Boden zugewandte Unterseite und eine von dieser abgewandte obere Oberseite auf, die mit dem Ausdehnungsgefäß direkt verbunden ist. Zwischen diesen beiden Seiten erstrecken sich beispielsweise metallische Verstrebungen, die so miteinander verbunden sind, dass ein notwendiger Freiraum zur Aufnahme des Kühlmoduls vorgesehen ist, das ebenfalls an dem Gehäuse oder an dem Haltegestell befestigt ist.
  • Zweckmäßigerweise ist der Halterahmen Teil des Kühlmoduls, wobei das Kühlmodul über den Halterahmen mit dem Gehäuse verbunden ist.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Kühlmodul einen Halterahmen aufweist, der mit einem Hebeeingriff zum Anheben des Halterahmens und einem Hakenteil zum Einhaken in ein am Gehäuse befestigtes Gegenstück ausgerüstet ist. Der Hebeeingriff ist beispielsweise eine ringförmig geschlossene Hebeöse, die einen Innendurchmesser aufweist, der das Einhaken eines üblichen Kranhakens und somit ein einfaches Anheben des Halterahmens und somit des gesamten Kühlmoduls ermöglicht. Abweichend hiervon ist der Hebeeingriff ebenfalls hakenförmig ausgebildet. Das Hakenteil und das Gegenstück, beispielweise ein einfacher Bolzen, bilden eine Hakenverbindung, die das Einhängen des Kühlmoduls am Gehäuse und somit eine schnelle Montage des Kühlmoduls ermöglicht. Das Gegenstück ist beispielsweise ein sich parallel zu einer Gehäusewand, beispielsweise dem Deckel, erstreckender Bolzen. Der mit Abstand zu der besagten Gehäusewand gehalten ist.
  • Vorteilhafterweise sind wenigstens drei Durchführungssteckbuchsen vorgesehen. Die Durchführungssteckbuchsen sind vorteilhafterweise luft- und flüssigkeitsdicht an dem Gehäuse befestigt. Sie ermöglichen jeweils ein schnelles Einstecken der ihnen zugeordneten Hochspannungsdurchführung und somit eine schnelle Montage vor Ort. Durch das Vorsehen von wenigstens drei Durchführungsbuchsen kann die Anordnung mit mehreren Eingangsspannungen betrieben und so flexibler eingesetzt werden. Die Durchführungssteckbuchsen sind formkomplementär zu dem Einsteckabschnitt der jeweiligen Hochspannungsdurchführung ausgebildet. Dabei ist die Hochspannungsdurchführung in Abhängigkeit ihrer Betriebsspannung dimensioniert.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Ersetzen eines mehrphasigen Transformators mittels einer vorhergehend beschriebenen Anordnung. Bei dem Verfahren wird eine der Anzahl der Phasen des mehrphasigen Transformators entsprechende Anzahl von einphasigen Transformatorengehäusen in der Nähe des mehrphasigen Transformators aufgestellt. Die Transformatorengehäuse werden mit einem Kühlmodul lösbar verbunden, die Hochspannungsdurchführungen in Durchführungssteckbuchsen des Transformatorgehäuses montiert, und die Hochspannungsdurchführungen an ihren Anschlüssen mit einem Versorgungsnetz und einer Last verbunden.
  • Wie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgeführt, wird sowohl durch den modularen Aufbau als auch durch die Auswahl einiger modular einphasiger Transformatoren die Transport- und Montagezeit erheblich verkürzt, so dass die Versorgung öffentlicher oder privater Verbraucher nach einem Ausfall eines mehrphasigen Transformators schnell wiederaufgenommen werden kann.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen.
    • Figuren 1, 2
    einen einphasigen Transformator eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung in perspektivischer Ansicht zeigen,
    Figur 3
    einen fehlerhaften mehrphasigen Transformator während des Betriebs schematisch verdeutlicht,
    Figur 4
    die erfindungsgemäße Anordnung als Ersatz des fehlerhaften mehrphasigen Transformators nach Figur 3 zeigt,
    Figur 5
    das Gehäuse eines einphasigen Transformators in einer perspektivischen Darstellung verdeutlicht,
    Figur 6
    das Gehäuse gemäß Figur 5 in einer Draufsicht zeigt,
    Figur 7
    das Gehäuse gemäß Figur 5 zusammen mit dem auf einem Haltegestell angeordneten und mit dem Gehäuse verbundenen Ausdehnungsgefäß skizziert,
    Figur 8
    ein Ausführungsbeispiel eines Kühlmoduls in einer Vorderansicht zeigt,
    Figur 9
    das mit dem Gehäuse gemäß Figur 5 verbundene Kühlmodul gemäß Figur 8 in einer Draufsicht zeigt,
    Figur 10
    ein Ausführungsbeispiel eines Zwischenstückes zum Anschluss des Kühlmoduls verdeutlicht,
    Figur 11
    eine nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform eines Gehäuses mit angeschlossenem Hilfsstrommodul in einer Seitenansicht zeigt,
    Figur 12
    das Gehäuse mit eingesteckten Hochspannungsdurchführungen darstellt,
    Figur 13, 14, 15
    Ausführungsbeispiele von nicht zur Erfindung gehörenden Spannungsauswahleinrichtungen zeigt,
    Figur 16
    ein nicht zur Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel eines einphasigen Transformators der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt, der für eine Eingangsspannung von 345 kV und einer Ausgangsspannung von 138 kV ertüchtigt ist, und
    Figur 17
    ein nicht zur Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel eines einphasigen Transformators einer der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Eingangsspannung mit 330 kV und einer Ausgangsspannung von 115 kV darstellt.
  • Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines einphasigen Transformators 1 einer erfindungsgemäßen Anordnung. Der dort gezeigte Transformator 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das mit einem Kühlmodul 3, einem Ausdehnungsgefäß 4, einem Hilfsstrommodul 5 und Hochspannungsdurchführungen 6, 7, 8 bestückt ist. Die genannten Komponenten oder Module sind lösbar miteinander verbunden, können somit einfach demontiert und unabhängig voneinander transportiert werden. Zum Schutz der Hochspannungsdurchführungen 6, 7 und 8 und dem in dem Gehäuse angeordneten Aktivteil des Transformators 1, also der mit der Hochspannungsdurchführung 6 oder 7 verbundenen Oberspannungswicklung sowie der mit der Hochspannungsdurchführung 8 verbundenen Niederspannungswicklung und des Kerns, dessen Schenkel von den jeweiligen Wicklungen umschlossen werden, dienen Ableiter 9, die innerhalb ihres Ableitergehäuses einen nichtlinearen Widerstand aufweisen, der bei Überspannungen von einem nicht leitenden Zustand in einen leitenden Zustand übergeht und somit die parallel zu ihm geschalteten Bauteile schützt.
  • Die Hochspannungsdurchführungen 6, 7 und 8 sind jeweils als einsteckbare Hochspannungsdurchführungen ausgebildet und können mit ihrem Einsteckende in passende Durchführungssteckbuchsen 10 eingeführt werden. Die Durchführungssteckbuchsen 10 sind wie das Einsteckende rotationssymmetrisch ausgebildet und begrenzen einen zum Gehäusedeckel hin offen liegenden jedoch einseitig geschlossenen Hohlraum, der formkomplementär zu dem Einsteckende der jeweiligen Hochspannungsdurchführung 6, 7, 8 ausgebildet ist. Die Durchführungssteckbuchsen 10 sind ferner fluiddicht mit dem Gehäuse 2 verbunden, so dass der Ölraum des einphasigen Transformators 1 hermetisch, also luft- und flüssigkeitsdicht, von der Außenatmosphäre abgeschlossen ist. Am geschlossenen Ende der Durchführungssteckbuchse ist ein figürlich nicht erkennbarer Stromleitungsbolzen gehalten, der wenn die Hochspannungsdurchführung 6, 7 oder 8 in die jeweilige Durchführungssteckbuchse 10 eingeführt ist, in leitendem Kontakt mit dem sich durch die jeweilige Hochspannungsdurchführung 6, 7, 8 erstreckenden Hochspannungsleiter ist. Der besagte Leitungsbolzen erstreckt sich in das Innere des Gehäuses 2, also in dessen Ölraum hinein, wo er in Kontakt mit einer Wicklungsanschlussleitung steht, die somit die Durchführungssteckbuchse elektrisch mit der jeweiligen Ober- oder Unterspannungswicklung des Transformators 1 verbindet.
  • Zur Montage und Fixierung der Hochspannungsdurchführung 6, 7 oder 8 weisen diese jeweils einen Befestigungsanschluss 11 auf. Von dem Befestigungsanschluss 11 erstreckt sich ein Säulenabschnitt 12 zu einem Hochspannungsanschluss 13, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Freiluftanschluss ist. Der Abstand zwischen dem Befestigungsanschluss 11 und dem Hochspannungsanschluss 13 beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über 2 Meter und insbesondere über 3 Meter.
  • Figur 2 zeigt den einphasigen Transformator 1 gemäß Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht, in der das Kühlmodul besser erkennbar ist. Im Übrigen gelten die zu Figur 1 gemachten Ausführungen hier entsprechend.
  • Figur 3 zeigt in einer Draufsicht einen dreiphasigen Transformator 14, der auf einem Fundament aus Beton 15 angeordnet ist. Oberspannungsseitig ist der Transformator 14 mit einem Hochspannungsversorgungsnetz 16 verbunden, das drei Phasen aufweist. Unterspannungsseitig ist ein Verbrauchernetz 17 angedeutet. Bei einem Ausfall des mehrphasigen Transformators 14 kann die Energieversorgung des Verbrauchernetzes 17 durch das Versorgungsnetz 16 nicht mehr aufrecht erhalten werden.
  • Daher ist für einen schnellen Ersatz des mehrphasigen Transformators 14 zu sorgen. Der mehrphasige Transformator 14 ist jedoch ein Leistungstransformator, dessen individuelle Herstellung in der Regel mehrere Monate, beispielsweise 10-15 Monate in Anspruch nimmt. Hinzu kommt der aufwendige Transport und schließlich die ebenfalls mehrere Wochen dauernde Montage vor Ort.
  • Figur 4 zeigt den Einsatz einer erfindungsgemäßen Anordnung 18 zum Ersatz des mehrphasigen Transformators 14. Es ist erkennbar, dass die Anordnung 18 aus mehreren einphasigen Transformatoren 1, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, besteht. Die einphasigen Transformatoren 1 sind an ihrer Oberspannungsseite, also beispielsweise mit dem Freiluftanschluss 13 der Durchführung 6, jeweils mit dem Versorgungsnetz 16 und an ihrer Unterspannungsseite über eine Kabelverbindung und einen Freiluftanschluss mit dem Verbrauchernetz 17 verbunden. Die erfindungsgemäße Anordnung 18 ist flexibel ausgelegt und kann daher den jeweiligen Anforderungen entsprechend aufgestellt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung 18 kann daher bereits vor dem Eintritt eines Fehlers gebaut werden. Aufgrund ihres modularen Aufbaus und der Verwendung von einphasigen Transformatoren 1 besteht die erfindungsgemäße Anordnung 18 aus im Vergleich zum mehrphasigen Transformator 14 leichten Einzelkomponenten, die in wesentlich kürzerer Zeit zu dem jeweils gewünschten Aufstellungsort transportiert werden können. Durch den modularen Aufbau ist darüber hinaus die Montagezeit erheblich gekürzt, so dass die erfindungsgemäße Anordnung 18 innerhalb weniger Tage montiert und somit die Versorgung des Verbrauchernetzes schnell wieder aufgenommen werden kann. Anschließend kann nach einer dauerhaften Ersatzlösung für den mehrphasigen Transformator 14 gesucht werden. Beispielsweise kann ein neuer mehrphasiger Transformator konzipiert und hergestellt werden. Der fehlerhafte mehrphasige Transformator 14 kann von dem Fundament 15 entfernt und der neue mehrphasige Transformator dort aufgestellt werden. Anschließend wird das Versorgungsnetz 16 und das Verbrauchernetz 17 mit dem neuen mehrphasigen Transformator verbunden, so dass dieser anschließend anstelle der erfindungsgemäßen Anordnung 18 für die gewünschte Spannungsumwandlung sorgt. Die erfindungsgemäße Anordnung 18 kann dann demontiert und neuen Aufgaben zugeführt werden.
  • Figur 5 zeigt das Gehäuse 2 eines einphasigen Transformators 1 in einer perspektivischen Darstellung. Hier sind die Durchführungssteckbuchsen 10 besonders gut erkennbar. Darüber hinaus ist eine Rohrleitung 18 dargestellt, die zur Verbindung des Gehäuses 2 mit dem Kühlmodul 3 dient. Die Rohrleitung 18 bildet dazu eine Öffnung 19 aus, die mittels eines Schließventils 20 fluiddicht verschließbar ist. Darüber hinaus ist ein Anschlussstutzen 21 zur Verbindung mit dem Ausdehnungsgefäß 4 verdeutlicht.
  • In Figur 6 ist das Gehäuse 2 gemäß Figur 5 in einer Draufsicht gezeigt. Insbesondere in Figur 6 sind Einstellöffnungen 22, 36 verdeutlicht, die mittels einer Klappe fluiddicht verschlossen werden können. Die Einstellöffnungen 22 und 33 gewähren jeweils Zugang zu einer Auswahleinrichtung, worauf später noch genauer eingegangen werden wird. In Figur 6 wurde auf die Darstellung der Rohrleitung 18 verzichtet, so dass lediglich ein Anschlussstutzen 25 erkennbar ist, in dem wiederum eine Öffnung 19 ausgebildet ist, die wieder über ein Schließventil verschließbar ist. Ein ungewollter Austritt von Isolierflüssigkeit aus dem Gehäuse 2 beim Transport ist somit vermieden.
  • Figur 7 zeigt das Gehäuse 2 gemäß der Figuren 5 und 6, wobei jedoch das Ausdehnungsgefäß 4 über eine Rohrleitung 24 mit dem Anschlussstutzen 21 und somit mit dem Ölraum des Gehäuses 2 verbunden ist. Mit anderen Worten kann bei zunehmenden Temperaturen die sich ausdehnende Isolierflüssigkeit über einen Anschlussstutzen 21 und Anschlussrohr 24 umfassenden Anschluss in das Ausdehnungsgefäß 4 gelangen. In Figur 7 wird ferner erkennbar, dass das Ausdehnungsgefäß 4 auf einem separat aufgestellten Gestell 25 angeordnet ist. Die gesamte Gewichtskraft des Ausdehnungsgefäßes 4 wird somit in das Gestell 25 und nicht in das Gehäuse 4 eingeleitet. Das Haltegestell 25 ist über eine Hakenverbindung mit dem Gehäuse 2 verbunden, so dass ein ungewolltes seitliches Abrutschen des Haltegestells 25 vom Gehäuse 2 vermieden ist. Die Hakenverbindung umfasst ein fest mit dem Haltegestell 25 verbundenes Hakenteil 26, das in ein an dem Gehäuse 2 fixiertes Gegenstück eingreift. Das Gegenstück ist beispielsweise ein sich parallel zum Gehäusedeckel erstreckender Bolzen, der über zwei Seitenschenkel mit dem Gehäusedeckel verbunden ist, wobei Seitenschenkel und der Bozen die Gestalt eines auf den Kopf gestellten "U" aufweisen.
  • Figur 8 zeigt das Kühlmodul 3 in einer Vorderansicht, in der erkennbar ist, dass das Kühlmodul 3 Gebläse 27 aufweist, mit denen die Kühlleistung des Kühlmoduls 3 erhöht werden kann. Die Gebläse 27 erzeugen einen Luftstrom, der an der Außenseite eines figürlich nicht dargestellten Wärmeaustauschregisters des Kühlmoduls 3 vorbeigeführt wird. Innerhalb des Wärmeaustauschregisters zirkuliert die Isolierflüssigkeit, wobei es zu einem Wärmeaustausch zwischen der erwärmten Isolierflüssigkeit und dem vorbeiströmenden Luftstrom kommt. Mit anderen Worten geht Wärme von der Isolierflüssigkeit in den Luftstrom über und kann so an die Außenatmosphäre abgeführt werden. Das Kühlmodul 3 ist ebenfalls in dem Gestell 25 gehalten. Wie bereits beschrieben bildet das Gestell 25 ein Hakenteil 26 für eine Hakenverbindung mit dem Gehäuse 2 aus, so dass das Gestell 23 und somit das Kühlmodul 3 einfach an dem Gehäuse eingehakt werden kann. Zum Anheben mit einem Hubkran bildet das Haltegestell 25 ferner Hebeösen 46 aus. Darüber hinaus umfasst das Kühlmodul 3 eine Steuereinheit 47, die fest in das Kühlmodul 3 integriert ist. Die feste Verbindung vereinfacht und beschleunigt die Montage des Kühlmoduls 3 am Gehäuse 2.
  • In Figur 9 ist ferner erkennbar, dass das Kühlmodul 3 in seinem oberen Bereich ein Anschlussstück 28 ausbildet, das über ein Zwischenstück 29 mit der Rohrleitung 18 und somit mit dem Anschlussstutzen 23 des Gehäuses 2 verbunden ist. Das Anschlussstück 28 bildet einen Kühlflüssigkeitseingang des Kühlmoduls 3 aus, wohingegen Rohrleitung 18 einen Kühlflüssigkeitsausgang des Gehäuses 2 bildet. In Figur 8 ist im unteren Bereich des Kühlmoduls ein Ausgangsstutzen 30 erkennbar, der einen Kühlflüssigkeitsausgang des Kühlmoduls 3 begrenzt. Über ein weiteres Zwischenstück 29 ist der Kühlflüssigkeitsausgang 30 des Kühlmoduls 3 mit einem figürlich nicht dargestellten Kühlflüssigkeitseingang des Gehäuses 2 in dessen unteren Bereich verbunden, so dass es zu einer Zirkulation von Isolierflüssigkeit über das Kühlmodul 3 kommen kann. Das Anschlussstück 28, die Rohrleitung 18, der Ausgangsstutzen 30 und der nicht dargestellte Kühlflüssigkeitseingang des Gehäuses 2 sind jeweils mit einem Schließventil 44 ausgerüstet, mit dem der jeweilige Aus- bzw. Eingang fluiddicht verschlossen werden kann.
  • Aus den Figuren 8 und 9 ist ebenfalls erkennbar, dass das gezeigte Kühlmodul 3 in zwei Teile aufgespalten ist, aus diesem Grunde ist das Anschlussstück 28 mit einer sich in Querrichtung erstreckenden oberen Sammelleitung 31 verbunden, die wiederum mit zwei Rohrleitungen 32 und 33 in Verbindung steht, so dass die Kühlung auf zwei Kühlstränge aufgeteilt werden kann. Unterhalb der Gebläse 27 ist eine untere Sammelleitung 34 in Figur 8 erkennbar, die die beiden Isolierflüssigkeitsströme vereinigt und dem Ausgangsstutzen 30 zuführt.
  • Figur 9 zeigt das Kühlmodul 3 von oben, wobei es mittels einer Hakenverbindung fest mit dem Gehäuse 2 verhakt ist. Dabei ist es in dem Haltegestell 25 angeordnet.
  • Das Zwischenstück 29 ist in Figur 10 im Detail verdeutlicht. Es ist erkennbar, dass das Zwischenstück 29 winklig ausgebildet ist. Es ist im Inneren hohl oder rohrförmig und begrenzt einen Verbindungskanal, der mit einem Entlüftungsanschluss 34 entlüftet werden kann. Am Entlüftungsanschluss 34 kann beispielsweise eine Schlauchverbindung aufgesetzt werden, die mit einer zweckmäßigen Vakuumpumpe verbunden ist, so dass der Verbindungskanal des Zwischenstücks 29, der sich zwischen den Schließventilen der Rohrleitung 18 bzw. des Anschlussstück 28 erstreckt, entlüftet werden kann. Nach dem Anlegen des Vakuums können die Schließventile geöffnet werden, wobei eine Verunreinigung der Isolierflüssigkeit durch Luft und oder Wassereinschlüsse vermieden ist. Das Zwischenstück 29 ist ferner mit einer Ablassöffnung 45 ausgerüstet, um Isolierflüssigkeit vor der Demontage aus dem Verbindungskanal abzuführen.
  • Die in Figur 11 gezeigte Ausführungsform betrifft eine nicht unter den Wortlaut der Ansprüche fallende, aber für das Verständnis der Erfindung nützliche Ausführungsform. Figur 11 zeigt die Montage des Hilfsstrommoduls 5 am Gehäuse 2 mittels einer mechanischen Verbindungseinheit 42. Über eine figürlich nicht dargestellte elektrische Verbindung ist das Hilfsstrommodul 5 mit einer Anzapfung einer Ausgleichs- oder Tertiärwicklung des Gehäuses 2 verbunden, so dass auf diese Weise bei Betrieb des jeweiligen einphasigen Transformators 1 eine Spannung am Eingang des Hilfsstrommoduls 5 anliegt. Das Hilfsstrommodul 5 weist einen figürlich nicht dargestellten Hilfstransformator auf, der mit seiner Oberspannungswicklung mit dem Eingang Hilfsstrommoduls 5 verbunden ist und der ausgangsseitig eine Versorgungsspannung bereitstellt, die beispielsweise zum Antrieb der Gebläse 27 des Kühlmoduls 5 verwendet werden kann. Hierzu ist das Hilfsstrommodul 5 mit dem Kühlmodul über nicht gezeigte elektrische Verbindungsleitungen verbunden.
  • Die Verbindungseinheit 42 ist eine lösbare mechanische Verbindung, die es ermöglicht, das Hilfsstrommodul 5 einfach, schnell und sicher mit dem Gehäuse 2 zu verbinden. Hier kommt beispielsweise eine Steck-, Klemm-, Haken-, Flansch- oder sonstige Verbindung in Betracht.
  • In Figur 12 ist das Gehäuse 2 mit allen einsteckbaren Hochspannungsdurchführungen 6, 7 und 8, wie in Figur 1 gezeigt, verdeutlicht. Darüber hinaus ist ein redundant ausgeführter Kabelanschluss 35 erkennbar, der den Anschluss zweier Kabelleiter ermöglicht. Darüber hinaus ist erkennbar, dass das Gehäuse 2 eine Ausgangseinstellöffnung 22 sowie eine Eingangseinstellöffnung 36 aufweist. Sowohl die Eingangseinstellöffnung 36 als auch die Ausgangseinstellöffnung 22 sind durch einen Deckel fluiddicht verschlossen.
  • Die in den Figuren 13 bis 17 gezeigten Ausführungsformen betreffen nicht unter den Wortlaut der Ansprüche fallende, aber für das Verständnis der Erfindung nützliche Ausführungsformen. Insbesondere sollen die Figuren 13 bis 17 die Flexibilität der Anordnung 18 verdeutlichen und insbesondere aufzeigen, dass die Anordnung 18 variabel in unterschiedlichen Spannungsebenen eingesetzt werden kann. In Figur 13 ist der Blick in die Eingangseinstellöffnung 36 frei, so dass die dieser zugewandte Auswahleinrichtung 37 erkennbar wird. Die Auswahleinrichtung 37 weist Spannungsanschlüsse 38, 39 und 40 auf. Mit Hilfe eines U-förmigen Stellleiters 41 sind zwei der Spannungsanschlüsse 38 und 39 miteinander verbunden. Durch diese Einstellung ist die Oberspannungswicklung des Transformators 1 mit der Durchführungssteckbuchse 10 der Hochspannungsdurchführung 6 verbunden und somit für eine Eingangsspannung von 345 kV ertüchtigt. Die Ausgabe einer Spannung von beispielsweise 138 kV erfolgt an der Hochspannungsdurchführung 8. Die Hochspannungsdurchführung 7 kann bei der so eingestellten Betriebsart entfallen.
  • Figur 16 verdeutlicht die Ausführung des Gehäuses 2 mit Kühlmodul 5, Ausdehnungsgefäß 4 sowie den beiden Hochspannungsdurchführungen 6 und 7, die sich bei einer Eingangseinstellung nach Figur 13 ergibt.
  • Die Figur 14 verdeutlicht einen Blick in die Eingangseinstellöffnung 22, wobei wiederum eine Auswahleinrichtung 37 erkennbar ist mit ihren drei Spannungsanschlüssen 38, 39 und 40. In Figur 14 verbindet der Verbindungsleiter 41 die Spannungsanschlüsse 38 und 39, so dass die Spannungsausgabe an der Hochspannungsdurchführung 8 erfolgt. In Figur 15 ist eine Stellung gezeigt, in der der Verbindungsleiter 41 die Anschlüsse 39 und 40 miteinander verbindet. In der so gezeigten Stellung fällt die Spannung am Kabelanschluss 35 ab, so dass auch die Hochspannungsdurchführung 8 entfallen kann.
  • In Figur 17 ist eine Konfiguration des Transformators 1 gezeigt, in welcher der Verbindungsleiter 41 der Auswahleinrichtung 22 die Spannungsanschlüsse 39 und 40 verbindet. In dieser Einstellung ist der Transformator für Oberspannungen von 230kV eingerichtet, wobei an der Hochspannungsdurchführung 8 oder am Kabelanschluss eine Spannung von 115 kV abgegriffen werden können.

Claims (5)

  1. Anordnung (18) zum Ersatz eines mehrphasigen Transformators (14) mit mehreren einphasigen Transformatoren (1), die jeweils
    - ein mit einer Isolierflüssigkeit befülltes Gehäuse (2), in dem ein Kern mit einer Ober- und einer Unterspannungswicklung angeordnet ist,
    - wenigstens eine Hochspannungsdurchführung (6,7,8) und
    - ein lösbar mit dem Gehäuse (2) verbindbares und mit Isolierflüssigkeit befülltes Kühlmodul (3) zum Kühlen der Isolierflüssigkeit aufweisen, wobei
    sowohl das Gehäuse (2) als auch das Kühlmodul (3) jeweils wenigstens einen Kühlungsflüssigkeitseingang (28) und wenigstens einen Kühlflüssigkeitsausgang (18) aufweisen, die zum Austausch von Isolierflüssigkeit miteinander verbindbar sind, gekennzeichnet durch
    wenigstens eine Durchführungssteckbuchse (10), die über eine sich innerhalb des Gehäuses (2) erstreckende Wicklungsanschlussleitung mit der Ober- oder Unterspannungswicklung verbunden ist, wobei die Hochspannungsdurchführung (6,7,8) in die Durchführungssteckbuchse (10) einsteckbar ist, und ein Zwischenstück (28) zur fluiddichten Verbindung von Kühlflüssigkeitsausgang (18) und Kühlflüssigkeitseingang (28), wobei jeder Kühlflüssigkeitsausgang (18) und jeder Kühlflüssigkeitseingang (28) mit einem fluiddichten Schließventil ausgerüstet ist und wobei das Zwischenstück (29) einen Verbindungskanal begrenzt und eine Entlüftungsöffnung (34) zum Entlüften des Verbindungskanals aufweist.
  2. Anordnung (18) nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    ein mit dem Gehäuse (2) über einen Anschluss (24) zum Austausch von Isolierflüssigkeit verbindbares Ausdehnungsgefäß (4), das auf einem separaten Haltegestell (25) angeordnet ist.
  3. Anordnung (18) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Haltegestell (25) zum Halten des Ausdehnungsgefäßes (4) oberhalb des am Gehäuse (2) lösbar befestigten Kühlmoduls (3) eingerichtet ist.
  4. Anordnung (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Durchführungssteckbuchsen (10) vorgesehen sind.
  5. Verfahren zum Ersetzen eines mehrphasigen Transformators (14) mittels einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine der Anzahl der Phasen des mehrphasigen Transformators (14) entsprechende Anzahl einphasiger Transformatorgehäuse (2) in der Nähe des mehrphasigen Transformators (14) aufgestellt, die Wicklungen der einphasigen Transformatorgehäuse (2) miteinander verschaltet, die Transformatorgehäuse (2) mit einem Kühlmodul (3) lösbar verbunden, die Hochspannungsdurchführungen (6,7,8) in Durchführungssteckbuchsen (10) des Transformatorgehäuses (2) montiert und die Hochspannungsdurchführungen (6,7,8) an ihren Anschluss (13) mit einem Versorgungsnetz (16) und einer Last (17) verbunden werden.
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