EP3711074B1 - Transportfähige leistungstransformatoreinheit - Google Patents

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EP3711074B1
EP3711074B1 EP18702118.3A EP18702118A EP3711074B1 EP 3711074 B1 EP3711074 B1 EP 3711074B1 EP 18702118 A EP18702118 A EP 18702118A EP 3711074 B1 EP3711074 B1 EP 3711074B1
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EP
European Patent Office
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power transformer
tank
unit according
transformer unit
voltage
Prior art date
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EP18702118.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3711074A1 (de
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Christian ETTL
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP3711074A1 publication Critical patent/EP3711074A1/de
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Publication of EP3711074B1 publication Critical patent/EP3711074B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/002—Arrangements provided on the transformer facilitating its transport
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/025—Constructional details relating to cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof

Definitions

  • the invention relates to a power transformer unit with at least one single-phase transformer, which is set up for connection to a high-voltage network, each single-phase transformer having a tank filled with an insulating fluid, in which a core with a high-voltage and low-voltage winding is arranged, at least one bushing socket, which is connected via a winding connection line that extends inside the tank is connected to the high-voltage or low-voltage winding, has at least one high-voltage bushing that can be inserted into the bushing socket, has a cooling device for cooling the insulating liquid, and an expansion tank that is used to compensate for temperature-related volume fluctuations in the insulating fluid.
  • Such a power transformer unit is from WO 2017/186748 A2 already known.
  • the power transformer unit shown there has three single-phase transformers, each intended for connection to a high-voltage network.
  • Each of the single-phase transformers has a separate tank, in which a core with a high-voltage and a low-voltage winding is arranged.
  • a bushing socket, into which a high-voltage bushing can be inserted, is fastened in a fluid-tight manner to a cover of the boiler.
  • the bushing protrudes into the oil chamber of the boiler and, with the help of an inner wall made of a non-conductive insulating material, holds a contact part that is connected to the high-voltage or low-voltage winding via a winding connection cable.
  • each leadthrough has an outdoor connection at its end facing away from the insertion side for connecting an air-insulated high-voltage line.
  • a cooling device that can be detachably connected to the boiler and an expansion vessel that can also be detachably connected to the boiler are also disclosed.
  • the detachable connection between the boiler on the one hand and the cooling device, expansion tank and high-voltage bushing on the other hand provides a modular structure that allows the single-phase transformer to be transported without a great deal of planning effort and put into operation quickly on site.
  • a power transformer unit with a modular design is also from WO 2017/186749 A1 , the WO 2017/186750 A2 and the WO 2017/186751 A1 famous.
  • the GB2464192A also describes a power transformer unit with at least one single-phase transformer, which is set up for connection to a high-voltage grid.
  • Each single-phase transformer has a tank filled with an insulating fluid, in which a core with a high-voltage and low-voltage winding is arranged. Furthermore, high-voltage bushings are provided.
  • a cooling device is used to cool the insulating liquid, with an expansion tank being connected to the boiler to compensate for temperature-related volume fluctuations in the insulating fluid.
  • the DE 749 246 discloses a rail-transportable single-phase transformer with two cores, which lie one behind the other in a longitudinal direction in a tank which is filled with an insulating fluid.
  • An expansion tank is permanently connected to the boiler.
  • DE 709 004 C (D3) describes a transformer set up for railway applications with horizontal bushings, preferably on the front side of the tank cover DE 918 695 , the DE 932 567 C and the DE 721 450 C described.
  • the object of the invention is to create a power transformer unit of the type mentioned at the outset that can be put into operation on site even more quickly.
  • the invention solves this problem in that the expansion tank and the cooling device are mechanically connected to the boiler and together with this and each bushing form a transport unit, the transport unit having an outer contour that lies within a predetermined transport profile.
  • a power transformer unit which consists of at least one and usually several single-phase transformers.
  • Each single-phase transformer is designed as a power transformer and is intended for connection to a high-voltage grid.
  • each single-phase transformer with the exception of the high-voltage bushings, form a transport unit whose outer contour lies within a prescribed transport profile.
  • a transport profile is given, for example, by traffic regulations to be observed during road transport, which stipulate the maximum height, width and length of a vehicle or a combination of vehicles.
  • the transport unit according to the invention lies within this transport profile and can therefore also be transported via conventional traffic routes without complex planning.
  • the only limiting factor is the weight of the transport unit, which can be between 50 and 200 tons.
  • the transport unit consists at least of the tank, the expansion tank and the cooling device of the respective single-phase transformer, the expansion tank and the cooling device being firmly connected to the tank.
  • Appropriate connecting lines allow insulating fluid can be circulated from inside the boiler via the cooling device or can get from the boiler into the expansion tank as a result of a temperature rise.
  • Appropriate lifting points are provided on the boiler, where a crane can intervene to lift the transport unit.
  • the transport unit is loaded, for example, onto the trailer of a truck or, alternatively, onto a rail vehicle or into an airplane.
  • the compactness of the transport unit ensures that it can be loaded onto the respective vehicle quickly and easily.
  • the transportation can be done quickly due to the limited planning requirements, so the entire power transformer unit can be quickly brought to the destination.
  • only the high-voltage bushings have to be plugged into the bushing sockets and connected to the respective lines of the high-voltage network. In this way, very quick commissioning can take place on site.
  • the boiler, cooling device and expansion tank are already filled with insulating fluid during transport.
  • the transport unit is less than 4.2 m in height, less than 3.3 m in width and less than 9 m in length to easily meet the requirements for goods to be transported in the respective countries.
  • the transport unit advantageously also comprises at least one motor drive, at least one sensor unit and at least one protection and monitoring device.
  • Said additional components are advantageously fixed to the boiler or else to the cooling device or attached to the expansion tank so that they form a solid mechanical bond and therefore do not have to be laboriously assembled on site.
  • the components are of course installed in such a way that the maximum height, width and length of the transport unit is within the transport profile.
  • the expansion tank is box-shaped, extends in a longitudinal direction and has a height of between 50 cm and 250 cm.
  • the expansion tank expediently extends above the boiler and parallel to it, the distance from the boiler being kept as small as possible and being, for example, a few centimeters, for example 5 cm - 30 cm. If the expansion vessel has a height of about 20 cm, for example, the boiler can have a height of more than 4 m without the transport unit projecting beyond the transport profile.
  • the width of the expansion tank is less than two thirds of the width of the boiler.
  • the length of the expansion vessel is greater than three quarters of the length of the boiler. According to this further development of the invention, it is ensured that the expansion vessel has the necessary internal volume in order to be able to compensate for the volume fluctuations of the insulating fluid even in the case of larger temperature fluctuations.
  • the boiler and expansion tank each extend in a longitudinal direction, with the two longitudinal directions running parallel to one another.
  • both the expansion vessel and the boiler are box-shaped.
  • the expansion tank box extends above the boiler with as little distance as possible.
  • the lengths of the boiler and expansion tank are advantageously of the same order of magnitude, while the width of the expansion tank is less than the width of the tank.
  • the expansion tank is therefore only arranged above a partial area of the lid of the boiler.
  • a section of the tank is open at the top in order to be able to arrange the high-voltage bushings there.
  • the boiler has two opposite long sides and two opposite end sides which are connected to the long sides and have a shorter width than the long sides, the cooling device being arranged on at least one of the end sides.
  • the boiler has a box-shaped outer contour that deviates from a cube structure in that two sides of the box that face each other are longer than the other two sides that face one another, the shorter sides being referred to herein as end faces.
  • the boiler can be designed in such a way that it has a width that is slightly smaller than that of the transport profile.
  • the length of the boiler is selected so that, together with the cooling devices arranged at the front, it does not exceed the maximum length of the transport profile. Arranging the cooling device on at least one of the end faces makes it possible in a particularly simple manner to dimension the transport unit in such a way that it does not exceed the transport profile.
  • the cooling device has two cooling units which are arranged on different end faces.
  • a cooling unit of the cooling device is arranged on a first end face.
  • the other cooling unit of the cooling device is on the opposite end of the boiler, with both cooling units being connected to the interior of the boiler via an inlet and outlet, so that the insulating fluid can be circulated through the respective cooling unit.
  • the circulation can take place passively or actively.
  • the cooling device has an inlet and outlet, both of which are arranged below a cooling unit of the cooling device. According to this advantageous further development, it is possible for the expansion tank to be arranged with only a small distance above the boiler.
  • the lead-through sockets are expediently arranged in a cover of the boiler. Domes that are usually provided on the boiler are avoided according to this advantageous further development. Although domes increase the internal volume of the boiler and therefore simplify the inclusion of a bushing. However, such a dome would not allow the expansion tank to be placed at a small distance from the cover of the boiler.
  • the windings expediently have an aramid insulation.
  • Aramid is an insulating material that belongs to a high thermal class and is able to provide the necessary dielectric strength even at high temperatures of the insulating fluid inside the boiler.
  • the aramid insulation is used, for example, to keep the winding conductors of the winding at a fixed distance from one another.
  • aramid insulation can also be used for voltage-proof routing of connecting cables.
  • an aramid insulation or another insulating material of this thermal class which can also be used instead of an aramid insulation, is known to the person skilled in the art, so that further explanations on this can be omitted.
  • the insulating fluid is an ester oil.
  • ester oils Compared to mineral oils, ester oils have the advantage that these are environmentally friendly.
  • transformers whose tanks are filled with ester oil can be operated at higher temperatures than would be the case with a comparable transformer filled with mineral oil.
  • the transport unit can therefore be made even more compact by selecting an ester oil as the insulating fluid.
  • figure 1 shows an embodiment of a single-phase transformer 1, a power transformer unit according to the invention, which in addition to the figure 1 shown single-phase transformer 1 has two more identically configured single-phase power transformers 1.
  • Each single-phase transformer 1 is used to connect one phase of a three-phase AC voltage supply network, which is here at a high-voltage potential of 335 kV.
  • the single-phase transformer 1 shown has a tank 2 which has a side wall 3 facing the viewer and an end face 4 which also faces the viewer.
  • the side wall 3 is a correspondingly dimensioned in figure 1 non-visible side wall 5 opposite, whereas the end face 4 is opposite a correspondingly dimensioned end face 6.
  • the boiler 2 has a cover 7 which closes it off in a fluid-tight manner at the top.
  • the bottom wall of boiler 2 is in figure 1 figuratively not shown.
  • the single-phase transformer 1 also includes a cooling device, which consists of two cooling units 8 and 9 , with the cooling unit 8 being firmly connected to the tank 2 on the front side 4 and the cooling unit 9 on the front side 6 .
  • Each cooling unit 8 or 9 is equipped with fans 10, which generate an air flow to increase the cooling capacity of the respective cooling unit 8, 9 if required.
  • Each cooling unit 8, 9 is connected via an inlet 11 and an outlet 12 to the interior of the boiler 2, which is filled with an insulating fluid—here an ester oil. It can be seen that both the inlet 11 and the outlet 12 flow into the respective cooling unit 8 or 9 below it.
  • An expansion tank 13 extends above the boiler 2 and is also connected to the interior of the boiler 2 via a connecting line 14 .
  • the expansion tank 13 extends in a longitudinal direction, the longitudinal direction of the expansion tank 13 and the longitudinal direction of the tank 2 running parallel to one another.
  • the expansion tank 13 is essentially box-shaped and in particular flat, and has a height of about 1 m, the distance between the cover 7 and the figure not shown bottom surface of the expansion vessel 13 is about 10 cm. It is essential that the inlet opening of the inlet 11 is arranged below the inlet outlet of the connecting line 14 so that it is ensured that the fill level of the insulating liquid in the boiler 2 is always above the inlet opening of the inlet 11 .
  • Feedthrough sockets 15 are arranged in the cover 7 and are connected to the boiler 2 in a fluid-tight manner.
  • each bushing 15 forms a fastening flange against which it is firmly pressed on the cover 7 of the boiler 2 .
  • Expedient screw connections are used for this purpose, for example.
  • sealing means shown in the figure are required, which are clamped between the cover 7 and the fastening flange.
  • Each feedthrough socket 15 also has a receiving section, which is not shown in the figure and consists of an electrically non-conductive insulating material. The receiving section tapers towards a closed end.
  • the wall of the receiving section is penetrated by a bolt-shaped electrically conductive contact part.
  • the contact part is connected to a winding connection line that extends inside the tank 2 to a winding that is arranged in the tank. Said winding is inductively coupled to a further winding via a magnetizable core.
  • each feedthrough socket 15 is in figure 1 each have a high-voltage bushing 16, 17, 18 introduced. These each have an insertion section on the insertion side, which is designed to be complementary in shape to said receiving section of the bushing 15, so that the two components fit together with a precise fit comes and air or other inclusions are avoided.
  • Each high-voltage bushing 16, 17, 18 is equipped with an outdoor connection 19 on its side facing away from said insertion section.
  • the single-phase transformer 1 has two cable outlets 20 that are set up to accommodate a cable plug.
  • the cable outlets 20 are redundant, so that if a cable outlet 20 fails, the power supply to the consumers connected downstream of the transformer 1 is ensured by the cable outlet 20 that is still intact.
  • FIG 1 the transformer 1 with three high-voltage bushings 16, 17 and 18 is shown.
  • the high-voltage bushing 16 is used to connect an air-insulated phase conductor of a high-voltage supply network with a voltage of 335 kV.
  • the single-phase transformer 1 can now be set in such a way that it emits the output voltage via the high-voltage bushing 17 or 18, the output voltage being 138 kV or 134 kV, for example. It goes without saying that in this case only one high-voltage bushing 17 or 18 is required on the output side and the other high-voltage bushing does not have to be plugged into the associated bushing socket 15 .
  • a device box 21 and a control unit 22 can be seen, which are fastened to the boiler 2 on both sides of the cooling unit 8.
  • a bulge 23 for receiving the bushing 15 for the high-voltage bushing 16 is used.
  • the cooling unit 9 can be seen offset laterally next to the bulge 23 .
  • FIG figure 2 shows the single-phase transformer 1 according to FIG figure 1 in a side view in which the bulge 23 somewhat covers the cooling unit 8 arranged behind it, so that only the fans 10 can be seen.
  • the expansion vessel 13 is offset to the left in relation to the boiler 2 and protrudes beyond the cover 7 of the boiler 2 and protrudes beyond the inlet 11 of the cooling unit 8, which extends from its inlet opening arranged at the top of the boiler 2 under the equipment box 21 to the inlet opening of the cooling unit 8 extends.
  • FIG 3 shows the single-phase transformer 1 in a top view, from which the connecting line 14 in particular can be clearly seen.
  • the expansion tank 13 has a ventilation line 24 which is equipped with an air drying system in order to enable the supply of dry air to the expansion tank 13 at its end remote from the expansion tank 13 .
  • FIG 4 shows a transport unit 25 of the single-phase transformer 1 according to FIG figures 1 , 2 or 3 , which includes all components of the single-phase transformer 1, with the exception of the high-voltage bushing 16, 17 and 18.
  • a transport profile 26 is illustrated, which is intended to clarify the maximum permissible size of goods to be transported in road traffic. It can be seen that the transport unit 25 does not protrude beyond the maximum permissible transport profile 26 . On the one hand, this is achieved in that all components—with the exception of the bushings 16, 17, 18—are installed on the end faces 4 or 6.
  • the expansion tank 13 is of flat design, with the accesses, ie both the input and the output, to the respective cooling units 8 and 9 being arranged below the respective cooling unit 8 and 9 .
  • figure 5 shows the transport unit 24 and the associated transport profile 25 in a front view. It can also be seen here that the transport unit 25 lies within the transport profile 26 and is therefore approved for road transport.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leistungstransformatoreinheit mit wenigstens einem einphasigen Transformator, der zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz eingerichtet ist, wobei jeder einphasige Transformator einen mit einem Isolierfluid befüllten Kessel, in dem ein Kern mit einer Ober- und Unterspannungswicklung angeordnet ist, wenigstens eine Durchführungssteckbuchse, die über eine sich innerhalb des Kessels erstreckende Wicklungsanschlussleitung mit der Ober- oder Unterspannungswicklung verbunden ist, wenigstens eine Hochspannungsdurchführung, die in die Durchführungssteckbuchse einsteckbar ist, eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Isolierflüssigkeit und ein Ausdehnungsgefäß aufweist, das zum Ausgleich temperaturbedingter Volumenschwankungen des Isolierfluids dient.
  • Eine solche Leistungstransformatoreinheit ist aus der WO 2017/186748 A2 bereits bekannt. Die dort gezeigte Leistungstransformatoreinheit verfügt über drei einphasige Transformatoren, die jeweils zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz vorgesehen sind. Jeder der einphasigen Transformatoren verfügt über einen separaten Kessel, in dem ein Kern mit einer Ober- und einer Unterspannungswicklung angeordnet ist. An einem Deckel des Kessels ist eine Durchführungssteckbuchse fluiddicht befestigt, in die eine Hochspannungsdurchführung eingeführt werden kann. Die Durchführungssteckbuchse ragt in den Ölraum des Kessels hinein und hält dort mit Hilfe einer aus einem nichtleitenden Isolierstoff gefertigten Innenwand ein Kontaktteil, das über eine Wicklungsanschlussleitung mit der Ober- oder Unterspannungswicklung verbunden ist. Ein Innenleiter, der Hochspannungsdurchführung ist - wenn diese in die Durchführungssteckbuchse eingeführt ist - über das Kontaktstück und die Wicklungsanschlussleitung mit der jeweiligen Wicklung verbunden. Dabei weist jede Durchführung an ihrem von der Einführseite abgewandten Ende einen Freiluftanschluss zum Anschluss einer luftisolierten Hochspannungsleitung auf. In der besagten Druckschrift ist ferner eine lösbar mit dem Kessel verbindbare Kühleinrichtung sowie ein Ausdehnungsgefäß offenbart, das ebenfalls lösbar mit dem Kessel verbindbar ist. Durch die lösbare Verbindung zwischen Kessel einerseits und Kühleinrichtung, Ausdehnungsgefäß sowie Hochspannungsdurchführung andererseits ist eine modulare Struktur bereitgestellt, die es erlaubt, die dem einphasigen Transformator ohne großen Planungsaufwand zu transportieren und diesen schnell vor Ort in Betrieb zu nehmen.
  • Eine Leistungstransformatoreinheit mit modularem Aufbau ist ferner aus der WO 2017/186749 A1 , der WO 2017/186750 A2 und der WO 2017/186751 A1 bekannt.
  • Die GB2464192A beschreibt auch einen Leistungstransformatoreinheit mit wenigstens einem einphasigen Transformator, der zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz eingerichtet ist. Jeder einphasige Transformator verfügt über einen mit einem Isolierfluid befüllten Kessel, in dem ein Kern mit einer Ober- und Unterspannungswicklung angeordnet ist. Ferner sind Hochspannungsdurchführungen vorgesehen. Eine Kühleinrichtung dient zum Kühlen der Isolierflüssigkeit, wobei ein Ausdehnungsgefäß zum Ausgleich temperaturbedingter Volumenschwankungen des Isolierfluids mit dem Kessel verbunden ist.
  • Die DE 749 246 offenbart einen bahntransportfähigen Einphasentransformator mit zwei Kernen, die in einer Längsrichtung hintereinander in einem Kessel liegen, der mit einem Isolierfluid befüllt ist. Ein Ausdehnungsgefäß ist fest mit dem Kessel verbunden.
  • Auch die DE 709 004 C (D3) beschreibt einen für Bahnanwendungen eingerichteten Transformator mit horizontalen Durchführungen bevorzugt in der Stirnseite des Kesseldeckels Weiterer Stand der Technik ist in der DE 918 695 , der DE 932 567 C und der DE 721 450 C beschrieben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leistungstransformatoreinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die noch schneller vor Ort in Betrieb genommen werden kann.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Ausdehnungsgefäß und die Kühleinrichtung mechanisch fest mit dem Kessel verbunden sind und zusammen mit diesem und jeder Durchführungssteckbuchse eine Transporteinheit bilden, wobei die Transporteinheit eine Außenkontur aufweist, die innerhalb eines vorgegebenen Transportprofils liegt.
  • Erfindungsgemäß ist eine Leistungstransformatoreinheit bereitgestellt, die aus wenigstens einem und in der Regel mehreren einphasigen Transformatoren besteht. Jeder einphasige Transformator ist als Leistungstransformator ausgebildet und zu einem Anschluss an ein Hochspannungsnetz vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß bilden alle Komponenten jedes einphasigen Transformators mit Ausnahme der Hochspannungsdurchführungen eine Transporteinheit, deren Außenkontur innerhalb eines vorgeschriebenen Transportprofils liegt. Ein solches Transportprofil ist beispielsweise durch eine beim Straßentransport zu beachtende Verkehrsordnung gegeben, welche die maximale Höhe, Breite und Länge eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeugverbandes festgelegt. Die erfindungsgemäße Transporteinheit liegt innerhalb dieses Transportprofils und kann daher ohne aufwändige Planung auch über übliche Verkehrswege transportiert werden. Als begrenzender Faktor tritt lediglich das Gewicht der Transporteinheit auf, das zwischen 50 und 200 Tonnen betragen kann.
  • Die Transporteinheit besteht erfindungsgemäß wenigstens aus dem Kessel, dem Ausdehnungsgefäß und der Kühleinrichtung des jeweiligen einphasigen Transformators, wobei das Ausdehnungsgefäß und die Kühleinrichtung fest mit dem Kessel verbunden sind. Zweckmäßige Verbindungsleitungen ermöglichen, dass Isolierfluid aus dem Inneren des Kessels über die Kühleinrichtung umgewälzt werden kann beziehungsweise in Folge eines Temperaturanstiegs vom Kessel ins Ausdehnungsgefäß gelangen kann.
  • An dem Kessel sind zweckmäßige Anhebestellen vorgesehen, an denen ein Kran zum Heben der Transporteinheit eingreifen kann. Die Transporteinheit wird beispielsweise auf den Anhänger eines Lastkraftwagens oder alternativ dazu auf ein Schienenfahrzeug oder in ein Flugzeug geladen. Dabei sorgt die Kompaktheit der Transporteinheit dafür, dass diese einfach und schnell auf das jeweilige Fahrzeug geladen werden kann. Der Transport kann aufgrund der begrenzten Planungserfordernisse schnell erfolgen, so dass die gesamte Leistungstransformatoreinheit schnell an den Zielort gebracht werden kann. Anschließend müssen lediglich die Hochspannungsdurchführungen in die Durchführungssteckbuchsen gesteckt und mit den jeweiligen Leitungen des Hochspannungsnetzes verbunden werden. Auf diese Weise kann eine sehr schnelle Inbetriebnahme vor Ort erfolgen.
  • Erfindungsgemäß sind Kessel, Kühleinrichtung und Ausdehnungsgefäß bereits während des Transports mit Isolierfluid befüllt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Transporteinheit in ihrer Höhe kleiner als 4,2 m, in ihrer Breite kleiner als 3,3 m und in ihrer Länge kleiner als 9 m. Diese Maße haben sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, um die in den jeweiligen Ländern bestehenden Anforderungen an ein Transportgut problemlos zu erfüllen.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Transporteinheit neben den besagten Komponenten auch wenigstens einen Motorantrieb, wenigstens eine Sensoreinheit und wenigstens ein Schutz- und Überwachungsgerät. Die besagten zusätzlichen Komponenten sind vorteilhafterweise fest am Kessel oder aber auch der Kühleinrichtung oder dem Ausdehnungsgefäß befestigt, so dass diese einen festen mechanischen Verbund ausbilden und somit nicht aufwändig vor Ort zusammengesetzt werden müssen. Dabei sind die Komponenten natürlich so verbaut, dass die maximale Höhe, Breite und Länge der Transporteinheit innerhalb des Transportprofils liegt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Ausdehnungsgefäß kastenförmig ausgestaltet, erstreckt sich in einer Längsrichtung und weist eine Höhe zwischen 50 cm und 250 cm auf. Das Ausdehnungsgefäß erstreckt sich zweckmäßigerweise oberhalb des Kessels und parallel zu diesem, wobei der Abstand zum Kessel möglichst gering gehalten ist und beispielsweise einige wenige Zentimeter, beispielsweise 5 cm - 30 cm, beträgt. Weist das Ausdehnungsgefäß beispielsweise eine Höhe von etwa 20 cm auf, kann der Kessel eine Höhe von über 4 m aufweisen, ohne dass die Transporteinheit das Transportprofil überragt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Breite des Ausdehnungsgefäßes kleiner als Zweidrittel der Breite des Kessels.
  • Bei einer diesbezüglichen Weiterentwicklung ist die Länge des Ausdehnungsgefäßes größer als Dreiviertel der Länge des Kessels. Gemäß dieser Weiterentwicklung der Erfindung ist sichergestellt, dass das Ausdehnungsgefäß das notwendige Innenvolumen aufweist, um auch bei größeren Temperaturschwankungen die Volumenschwankungen des Isolierfluids ausgleichen zu können.
  • Zweckmäßigerweise erstrecken sich Kessel und Ausdehnungsgefäß jeweils in einer Längsrichtung, wobei die beiden Längsrichtungen parallel zueinander verlaufen.
  • Sowohl Ausdehnungsgefäß als auch der Kessel sind gemäß dieser Weiterentwicklung der Erfindung kastenförmig ausgebildet. Der Kasten des Ausdehnungsgefäßes erstreckt sich oberhalb des Kessels mit möglichst geringerem Abstand. Die Längen von Kessel und Ausdehnungsgefäß liegen vorteilhafterweise in der gleichen Größenordnung, während die Breite des Ausdehnungsgefäßes geringer ist als die Breite des Kessels ist. Das Ausdehnungsgefäß ist daher nur oberhalb eines Teilbereichs des Deckels des Kessels angeordnet. Ein Abschnitt des Kessels liegt nach oben hin offen, um dort die Hochspannungsdurchführungen anordnen zu können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Kessel zwei einander gegenüberliegende Längsseiten und zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten auf, die mit den Längsseiten verbunden sind und eine kürzere Breite aufweisen als die Längsseiten, wobei die Kühleinrichtung an wenigstens einer der Stirnseiten angeordnet ist. Mit anderen Worten verfügt der Kessel über eine kastenförmige Außenkontur, die von einer Würfelstruktur insoweit abweicht, dass zwei Seiten des Kastens, die einander gegenüberliegen, länger sind als die beiden anderen einander gegenüberliegenden Seiten, wobei die kürzeren Seiten hier als Stirnseiten bezeichnet werden. Der Kessel kann gemäß dieser Weiterentwicklung so konzipiert werden, dass dieser eine Breite aufweist, die etwas geringer ist als die des Transportprofils. Die Länge des Kessels ist so gewählt, dass diese zusammen mit den stirnseitig angeordneten Kühleinrichtungen die maximale Länge des Transportprofils nicht überschreitet. Das Anordnen der Kühleinrichtung an wenigstens einer der Stirnseiten ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise die Transporteinheit so zu dimensionieren, dass diese das Transportprofil nicht überschreitet.
  • Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung weist die Kühleinrichtung zwei Kühleinheiten auf, die an unterschiedlichen Stirnseiten angeordnet sind. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung ist eine Kühleinheit der Kühleinrichtung an einer ersten Stirnseite angeordnet. Die andere Kühleinheit der Kühleinrichtung ist an der gegenüberliegenden Stirnseite des Kessels montiert, wobei beide Kühleinheiten über einen Zu- und Ablauf mit dem Innenraum des Kessels verbunden sind, so dass das Isolierfluid über die jeweilige Kühleinheit umgewälzt werden kann. Das Umwälzen kann im Rahmen der Erfindung passiv oder aktiv erfolgen.
  • Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Kühleinrichtung einen Zu- und Ablauf auf, die beide unterhalb einer Kühleinheit der Kühleinrichtung angeordnet sind. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung ist es ermöglicht, dass das Ausdehnungsgefäß mit nur geringem Abstand oberhalb des Kessels angeordnet werden kann.
  • Zweckmäßigerweise sind die Durchführungssteckbuchsen in einem Deckel des Kessels angeordnet. Üblicherweise am Kessel vorgesehene Dome sind gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung vermieden. Dome vergrößern zwar das Innenvolumen des Kessels und vereinfachen daher die Aufnahme einer Durchführung. Ein solcher Dom würde es jedoch nicht erlauben, das Ausdehnungsgefäß mit geringem Abstand zum Deckel des Kessels anzuordnen.
  • Zweckmäßigerweise weisen die Wicklungen eine Aramidisolation auf. Aramid ist ein Isolationsmaterial, das einer hohen thermischen Klasse zugeordnet, und in der Lage ist auch bei hohen Temperaturen des Isolierfluids innerhalb des Kessels die notwendige Spannungsfestigkeit bereitzustellen. Die Aramidisolation dient beispielsweise zum einen zum Halten der Wicklungsleiter der Wicklung in festem Abstand zueinander. Eine Aramidisolation kann darüber hinaus auch zum spannungsfesten Führen von Anschlussleitungen dienen. Eine Aramidisolationen oder ein anderes Isoliermaterial dieser thermischen Klasse, die statt einer Aramidisolation ebenfalls eingesetzt werden kann, ist dem Fachmann jedoch bekannt, so dass weitere Ausführungen hierzu entfallen können.
  • Vorteilhafterweise ist das Isolierfluid ein Esteröl. Esteröle weisen gegenüber mineralischen Ölen den Vorteil auf, dass diese umweltverträglich sind. Darüber hinaus können Transformatoren, deren Kessel mit Esteröl befüllt ist, bei höheren Temperaturen betrieben werden als dies bei einem vergleichbaren Transformator mit Mineralölfüllung der Fall wäre. Durch die Auswahl eines Esteröls als Isolierfluid kann die Transporteinheit daher noch kompakter ausgestaltet werden.
  • 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, wobei
    • Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel eines einphasigen Transformators der erfindungsgemäßen Leistungstransformatoreinheit in einer perspektivischen Ansicht,
    Figur 2
    den einphasigen Transformator gemäß Figur 1 in einer Seitenansicht,
    Figur 3
    den einphasigen Transformator gemäß Figur 2 in einer Draufsicht,
    Figur 4
    die Transporteinheit eines einphasigen Transformators gemäß Figur 1 mit Transportprofil und
    Figur 5
    die Transporteinheit gemäß Figur 4 in einer Draufsicht verdeutlichen.
  • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines einphasigen Transformators 1, einer erfindungsgemäßen Leistungstransformatoreinheit, die neben dem in Figur 1 gezeigten einphasigen Transformator 1 noch zwei weitere identisch ausgestaltete einphasige Leistungstransformatoren 1 aufweist. Jeder einphasige Transformator 1 dient zum Anschluss einer Phase eines dreiphasigen Wechselspannung führenden Versorgungsnetzes, das hier auf einem Hochspannungspotenzial von 335 kV liegt.
  • Der in Figur 1 gezeigte einphasige Transformator 1 verfügt über einen Kessel 2, der eine dem Betrachter zugewandte Seitenwand 3 sowie eine Stirnseite 4 aufweist, die dem Betrachter ebenfalls zugewandt ist. Der Seitenwand 3 liegt eine entsprechend dimensionierte in Figur 1 nicht sichtbare Seitenwand 5 gegenüber, wohingegen die Stirnseite 4 einer entsprechend dimensionierten Stirnseite 6 gegenüberliegt. Darüber hinaus verfügt der Kessel 2 über einen Deckel 7, der diesen nach oben hin fluiddicht abschließt. Die Bodenwandung des Kessels 2 ist in Figur 1 figürlich nicht dargestellt.
  • Der einphasige Transformator 1 umfasst ferner eine Kühleinrichtung, die aus zwei Kühleinheiten 8 und 9 besteht, wobei die Kühleinheit 8 an der Stirnseite 4 und die Kühleinheit 9 an der Stirnseite 6 fest mit dem Kessel 2 verbunden ist. Jede Kühleinheit 8 beziehungsweise 9 ist mit Lüftern 10 ausgerüstet, die bei Bedarf einen Luftstrom zum Erhöhen der Kühlleistung der jeweiligen Kühleinheit 8, 9 erzeugen.
  • Jede Kühleinheit 8, 9 ist über einen Zulauf 11 sowie einen Ablauf 12 mit dem Innenraum des Kessels 2 verbunden, der mit einem Isolierfluid - hier ein Esteröl - befüllt ist. Dabei ist erkennbar, dass sowohl Zulauf 11 als auch Ablauf 12 unterhalb der jeweiligen Kühleinheit 8 beziehungsweise 9 in diese münden.
  • Oberhalb des Kessels 2 erstreckt sich ein Ausgleichsgefäß 13, das über eine Verbindungsleitung 14 ebenfalls mit dem Innenraum des Kessels 2 verbunden ist. Das Ausdehnungsgefäß 13 erstreckt sich, wie der Kessel 2, in einer Längsrichtung, wobei die Längsrichtung des Ausdehnungsgefäßes 13 und die Längsrichtung des Kessels 2 parallel zueinander verlaufen. Das Ausdehnungsgefäß 13 ist dabei im Wesentlichen kastenförmig und insbesondere flach ausgebildet, und weist eine Höhe von etwa 1 m auf, wobei der Abstand zwischen dem Deckel 7 und der figürlich nicht dargestellten Bodenfläche des Ausdehnungsgefäßes 13 etwa 10 cm beträgt. Wesentlich ist, dass die Eingangsmündung des Zulaufs 11 unterhalb der Eingangsmündung der Verbindungsleitung 14 angeordnet ist, so dass sichergestellt ist, dass der Füllstand der Isolierflüssigkeit im Kessel 2 immer oberhalb der Eingangsöffnung des Zulaufs 11 liegt.
  • In dem Deckel 7 sind Durchführungssteckbuchsen 15 angeordnet, die fluiddicht mit dem Kessel 2 verbunden sind. Jede Durchführungssteckbuchse 15 bildet dazu einen Befestigungsflansch aus, gegen den diese fest auf dem Deckel 7 des Kessels 2 gepresst ist. Hierzu dienen beispielsweise zweckmäßige Schraubverbindungen. Um die Durchführungssteckbuchse 15 luft- und flüssigkeitsdicht am Kessel 2 zu befestigen, sind figürlich dargestellte Dichtmittel erforderlich, die zwischen dem Deckel 7 und dem Befestigungsflansch verklemmt sind. Jede Durchführungssteckbuchse 15 weist ferner einen Aufnahmeabschnitt auf, der figürlich nicht dargestellt ist und aus einem elektrisch nicht leitfähigen isolierenden Material besteht. Dabei verjüngt sich der Aufnahmeabschnitt zu einem geschlossenen Ende hin. An dem geschlossenen Ende wird die Wandung des Aufnahmeabschnitts von einem bolzenförmigen elektrisch leitenden Kontaktteil durchragt. An seinem in den Innenraum des Kessels 2 hineinragenden Abschnitt ist das Kontaktteil mit einer Wicklungsanschlussleitung verbunden, die sich innerhalb des Kessels 2 zu einer Wicklung erstreckt, die in dem Kessel angeordnet ist. Die besagte Wicklung ist über einen magnetisierbaren Kern induktiv mit einer weiteren Wicklung gekoppelt.
  • In jeder Durchführungssteckbuchse 15 ist in Figur 1 jeweils eine Hochspannungsdurchführung 16, 17, 18 eingeführt. Diese verfügen jeweils über einen einführseitigen Einführabschnitt, der formkomplementär zum besagten Aufnahmeabschnitt der Durchführungssteckbuchse 15 ausgebildet ist, so dass es zu einem passgenauen Anliegen der beiden Komponenten aneinander kommt und Luft oder sonstige Einschlüsse vermieden sind. An ihrer von dem besagten Einführabschnitt abgewandten Seite ist jede Hochspannungsdurchführung 16, 17, 18 mit einem Freiluftanschluss 19 ausgerüstet.
  • Darüber hinaus verfügt der einphasige Transformator 1 über zwei Kabelausgänge 20, die zur Aufnahme eines Kabelsteckers eingerichtet sind. Die Kabelausgänge 20 sind redundant, so dass bei Ausfall eines Kabelausgangs 20 die Energieversorgung der dem Transformator 1 nachgeschalteten Verbraucher durch den noch intakten Kabelausgang 20 gewährleistet ist.
  • In Figur 1 ist der Transformator 1 mit drei Hochspannungsdurchführungen 16, 17 und 18 gezeigt. Die Hochspannungsdurchführung 16 dient zum Anschluss eines luftisolierten Phasenleiters eines Hochspannungsversorgungsnetzes mit einer Spannung von 335 kV. Der einphasige Transformator 1 kann nun so eingestellt werden, dass dieser die Ausgangsspannung über die Hochspannungsdurchführung 17 oder 18 abgibt, wobei die Ausgangsspannung beispielsweise 138 kV beziehungsweise 134 kV beträgt. Es ist selbstverständlich, dass in diesem Fall lediglich eine ausgangsseitige Hochspannungsdurchführung 17 oder 18 benötigt wird und die andere Hochspannungsdurchführung nicht in die zugeordnete Durchführungssteckbuchse 15 eingesteckt werden muss. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Ausgangsspannung an den Kabelausgängen 20 zu legen, so dass beide Hochspannungsdurchführungen 17 oder 18 entfallen können. Schließlich ist es auch möglich, beispielsweise bei Eingangsspannungen von 245 kV auf die Hochspannungsdurchführung 16 zu verzichten, wobei die Hochspannungsdurchführung 17 als Eingang zum Anschluss des luftisolierten 245kV-Leiters dient.
  • An der Stirnseite 4 ist neben der Kühleinheit 8 eine Gerätebox 21 sowie eine Steuerungseinheit 22 erkennbar, die beidseitig der Kühleinheit 8 an dem Kessel 2 befestigt sind. An der Stirnseite 6 ist der Kessel 2 im hinteren Bereich durch eine Ausbuchtung 23 erweitert, die zur Aufnahme der Durchführungssteckbuchse 15 für die Hochspannungsdurchführung 16 dient. Seitlich versetzt ist neben der Ausbuchtung 23 die Kühleinheit 9 erkennbar.
  • Figur 2 zeigt den einphasigen Transformator 1 gemäß Figur 1 in einer Seitenansicht, in welcher die Ausbuchtung 23 die hinter ihr angeordnete Kühleinheit 8 etwas verdeckt, so dass nur die Lüfter 10 erkennbar sind. Das Ausdehnungsgefäß 13 ist gegenüber dem Kessel 2 nach links versetzt und ragt über den Deckel 7 des Kessels 2 hinaus und überragt dabei den Zulauf 11 der Kühleinheit 8, der sich von seiner oben am Kessel 2 angeordneten Eintrittsöffnung unter der Gerätebox 21 hindurch zur Eingangsöffnung der Kühleinheit 8 erstreckt.
  • Figur 3 zeigt den einphasigen Transformator 1 in einer Draufsicht, aus welcher insbesondere die Verbindungsleitung 14 gut erkennbar ist. Darüber hinaus ist gezeigt, dass das Ausdehnungsgefäß 13 über eine Belüftungsleitung 24 verfügt, die mit einer Lufttrocknungsanlage ausgerüstet, um den Zufuhr von an ihrem vom Ausdehnungsgefäß 13 abgewandten Ende trockener Luft zum Ausdehnungsgefäß 13 zu ermöglichen.
  • Figur 4 zeigt eine Transporteinheit 25 des einphasigen Transformators 1 gemäß der Figuren 1, 2 oder 3, welche alle Komponenten des einphasigen Transformators 1, mit Ausnahme der Hochspannungsdurchführung 16, 17 und 18 umfasst. Darüber hinaus ist ein Transportprofil 26 verdeutlicht, welches die maximal zulässige Größe von Transportgut im Straßenverkehr verdeutlichen soll. Es ist erkennbar, dass die Transporteinheit 25 das maximal zulässige Transportprofil 26 nicht überragt. Dies wird zum einen dadurch erreicht, dass sämtliche Komponenten - mit Ausnahme der Durchführungen 16, 17, 18 - an den Stirnseiten 4 oder 6 verbaut sind. Darüber hinaus ist das Ausdehnungsgefäß 13 flach ausgebildet, wobei die Zugänge, also sowohl der Eingang als auch der Ausgang zu den jeweiligen Kühleinheiten 8 und 9 unterhalb der jeweiligen Kühleinheit 8 und 9 angeordnet sind.
  • Figur 5 zeigt die Transporteinheit 24 sowie das zugehörige Transportprofil 25 in einer Stirnansicht. Auch hier ist erkennbar, dass die Transporteinheit 25 innerhalb des Transportprofils 26 liegt und somit für den Straßentransport zugelassen ist.

Claims (14)

  1. Leistungstransformatoreinheit mit wenigstens einem einphasigen Transformator (1), der zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz eingerichtet ist, wobei jeder einphasige Transformator (1)
    - einen mit einem Isolierfluid befüllten Kessel (2), in dem ein Kern mit einer Ober- und Unterspannungswicklung angeordnet ist,
    - wenigstens eine Durchführungssteckbuchse (15), die über eine sich innerhalb des Kessels erstreckende Wicklungsanschlussleitung mit der Ober- oder Unterspannungswicklung verbunden ist,
    - wenigstens eine Hochspannungsdurchführung (16,17,18), die in die Durchführungssteckbuchse (15) einsteckbar ist,
    - eine Kühleinrichtung (8,9) zum Kühlen der Isolierflüssigkeit und
    - ein Ausdehnungsgefäß (13) aufweist, das zum Ausgleich temperaturbedingter Volumenschwankungen des Isolierfluids dient,
    wobei das Ausdehnungsgefäß (13) und die Kühleinrichtung (8,9) mechanisch fest mit dem Kessel (2) verbunden sind und zusammen mit diesem und jeder Durchführungssteckbuchse (15) eine Transporteinheit (25) bilden, wobei die Transporteinheit (25) eine Außenkontur aufweist, die innerhalb eines vorgegebenen Transportprofils (26) liegt.
  2. Leistungstransformatoreinheit nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit (25) eine Höhe kleiner als 4,2 m und eine Breite kleiner als 3,3 m und eine Länge kleiner als 9 m aufweist.
  3. Leistungstransformatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit (25) wenigstens einen Motorantrieb (21), Sensoreinheiten und wenigstens ein Schutz- und Überwachungsgerät (22) umfasst.
  4. Leistungstransformatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnungsgefäß (13) kastenförmig ausgestaltet ist, sich in einer Längsrichtung erstreckt und eine Höhe zwischen 20 cm und 250 cm aufweist.
  5. Leistungstransformatoreinheit nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Ausdehnungsgefäßes (13) kleiner ist als die Zweidrittel der Breite des Kessels (2).
  6. Leistungstransformatoreneinheit nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Ausdehnungsgefäßes (13) größer ist als Dreiviertel der Länge des Kessels (2).
  7. Leistungstransformatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel (2) und die Ausdehnungsgefäß (13) sich jeweils in einer Längsrichtung erstrecken, wobei die beiden Längsrichtungen parallel zueinander verlaufen.
  8. Leistungstransformatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel (2) zwei einander gegenüberliegende Längsseiten (3,5) und zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten (4,6) aufweist, die mit den Längsseiten (3,5) verbunden sind und eine kürzere Breite aufweisen als die Längsseiten (3,5), wobei die Kühleinrichtung (8,9) an wenigstens einer der Stirnseiten angeordnet ist.
  9. Leistungstransformatoreinheit nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung zwei Kühleinheiten (8,9) aufweist, die an unterschiedlichen Stirnseiten (4,6) angeordnet sind.
  10. Leistungstransformatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnungsgefäß (13) sich mit einem Abstand zwischen 1 cm und 50 cm oberhalb des Kessels (2) parallel zu diesem erstreckt.
  11. Leistungstransformatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (8,9) einen Zulauf (11) und einen Ablauf (12) aufweist, die beide unterhalb der Kühleinrichtung (8,9) in diese münden.
  12. Leistungstransformatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführungssteckbuchsen (15) in einem Deckel (7) des Kessels (2) angeordnet sind.
  13. Leistungstransformatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen eine Aramidisolation aufweisen.
  14. Leistungstransformatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierfluid ein Esteröl ist.
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