EP3796346B1 - Ausgleichsblock für luftdrosselspulen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Ausgleichsblock für Luftdrosselspulen, wobei der Ausgleichsblock eine Sandwichstruktur mit einem oberen Isolierstoffblock, einem unteren Isolierstoffblock und einen dazwischen liegenden Elastomerblock umfasst.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Montage eines solchen Ausgleichsblocks sowie eine Luftdrosselspule mit einem solchen Ausgleichsblock.
• Ein solcher Ausgleichsblock ist aus der DE 10 2008 010548 A1 bekannt. Der dort gezeigte Ausgleichsblock verfügt über einen sandwichartigen Aufbau.
• Die DE 201 05 608 U1 beschreibt Luftdrosselspule, die ebenfalls mit einem Ausgleichsblock ausgerüstet ist. Dabei ist der Ausgleichsblock zwischen einem Sternarm und der Luftdrosselspule angeordnet.
• Weiterer Stand der Technik ist in der WO 2009/126977 A1 , der EP O 084 412 A1 und der DE 29 34 719 A1 beschrieben.
• Trockenisolierte Luftdrosselspulen werden beispielsweise in elektrischen Systemen zur Energieübertragung und in Stromversorgungssystemen von Industrieanlagen eingesetzt, um diese Systeme zu schützen oder um deren Leistungsfähigkeit zu erhöhen.
• Da keine Isolieröle zum Einsatz kommen, sind sie umweltfreundlich und es gibt kein erhöhtes Risiko durch Brandgefahr. Darüber hinaus sind trockenisolierte Luftdrosselspulen weitgehend wartungsfrei.
• Als Strombegrenzungsdrossel dienen sie zur Begrenzung von Kurzschlussströmen in Bereichen von Stromnetzen, welche durch ihre niedrige Netzimpedanz im Fehlerfall sehr hohe Kurzschlussströme aufweisen wie beispielsweise in Umspannwerken im Bereich von mehrfach gespeisten Sammelschienen.
• Die Aufgabe der in Reihe geschalteten Strombegrenzungsdrosseln besteht dabei darin, durch die zusätzlich eingebrachte Impedanz in Stromnetzen die Kurzschlussleistung so zu begrenzen, dass Leistungsschalter den Kurzschlussstrom im Fehlerfall sicher unterbrechen können.
• Weiterhin werden sie beispielsweise bei Hochspannungsgleichstromübertragungsanlagen als Glättungsdrosseln eingesetzt.
• Eine typische Luftdrosselspule, wie sie in der WO 2009/126977 beschrieben ist, weist konzentrische Wicklungslagen auf, welche an ihren oberen und unteren axialen Enden jeweils von einem Haltestern gehalten werden, der sich aus mehreren sternförmig radial angeordneten Armen, sog. Sternblättern, zusammensetzt.
• Anstelle eines einteiligen Haltesterns kann jeweils auch eine Vielzahl einzelner Sternblätter verwendet werden, die nur im Bereich unter und über den Wicklungslagen liegen, um Sternblattmaterial einzusparen. Die einander gegenüberliegenden Haltesterne bzw. Sternblätter werden dabei mithilfe von zwischen den Wicklungslagen verlaufenden Abstandshalteleisten oder Zugbandagen gegeneinander gespannt, um die Wicklungslagen zu halten.
• Beim Wickeln der Spule werden die Sternblätter und Abstandshalteleisten gleichzeitig als Wickelhilfen verwendet, indem zunächst die unteren Sternblätter auf einer Drehvorrichtung aufgespannt und dann darauf die Wicklungslagen aufgebaut werden, wobei dazwischen jeweils ein Satz Abstandshalteleisten montiert wird.
• Aus der EP 2973 621 B1 ist es bekannt, zum Ausgleich unterschiedlicher Bauhöhen der einzelnen Wicklungslagen aufgrund unterschiedlicher Leiterquerschnitte einen Wicklungslagen-Steigungsausgleich vorzusehen, bei dem zwischen den einander axial gegenüberliegenden Sternblättern und der zwischenliegenden Wicklungslage Ausgleichsblätter eingelegt werden, welche die Wicklungslagen gegenüber den Sternblättern abstützen und in Axialrichtung zentrieren.
• Nach dem Herstellungsvorgang und im Betrieb der Luftdrosselspulen kommt es aufgrund thermischer und mechanischer Betriebslasten zu einer Setzung der Wicklungskörper und damit zu Spaltbildungen, vor allem an den Wicklungsenden.
• Diese Spalten müssen aufwändig mit geeignetem Füllmaterial ausgeglichen werden, was im laufenden Betrieb zu vorübergehenden Abschaltungen der Anlage führt.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von Luftdrosselspulen so zu verbessern, dass Spaltbildungen durch Setzungen reduziert werden können.
• Erfindungsgemäß geschieht dies mit einer Luftdrosselspule gemäß Anspruch 1, einem Ausgleichsblock gemäß Anspruch 2 sowie einem Verfahren gemäß Anspruch 3.
• Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert.
• Es zeigen beispielhaft:
• Fig.1 eine Strombegrenzungsdrossel mit konzentrisch angeordneten Wicklungen, die mittels glasfaserverstärktem Epoxidharz verstärkt worden sind.
• Fig.2 eine Detailansicht eines oberen Wicklungsendes mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsblock.
• Fig.3 einen Arm eines Sternhalters mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsblock und
• Fig.4 einen Arm eines Sternhalters und eine Spannvorrichtung zur Komprimierung eines Ausgleichsblocks während des Montagevorgangs.
• Die Strombegrenzungsdrossel gemäß Fig.1 weist konzentrisch angeordnete, mittels glasfaserverstärktem Epoxidharz verstärkte Wicklungen auf, von denen lediglich die äußere Wicklungslage sichtbar ist.
• An den oberen und unteren Enden werden die Wicklungen durch Sternhalter fixiert, deren Arme sich in radialer Richtung von der Spulenachse über den Radius der äußeren Wicklung hinaus erstrecken.
• Es wird nun zwischen ein Wicklungsende und einem oberen Sternarm der Luftdrosselspule ein Ausgleichsblock eingefügt.
• Wie aus den Figuren 2, 3 und 4 ersichtlich, weist dieser Ausgleichsblock eine Sandwichstruktur mit einem oberen Isolierstoffblock, einem unteren Isolierstoffblock und einen dazwischen liegenden Elastomerblock auf.
• Dabei sind die oberen Sternarme der Luftdrosselspule und die Ausgleichsblöcke mittels Kammverbindung formschlüssig verbunden.
• Dazu weisen die Sternarme eine rechteckige Ausnehmung auf, deren Breite der Breite der Ausgleichsblöcke entspricht und deren Höhe einem Teil der Höhe des oberen Isolierstoffblocks der Ausgleichsblöcke entspricht.
• Die Ausgleichsblöcke weisen als Gegenstück eine Nut zur Aufnahme des Abschnitts der Sternarme oberhalb der rechteckigen Ausnehmung auf.
• Durch diese formschlüssige Verbindung werden die Ausgleichsblöcke in ihrer Lage fixiert und ein Verrutschen verhindert.
• Die Montage der Ausgleichsblöcke geschieht wie folgt:
• der Ausgleichsblock wird mittels Spannvorrichtung komprimiert;
• er wird in die vorgesehene Position zwischen einem Wicklungsende und einem oberen Sternarm der Luftdrosselspule eingefügt, die Spannvorrichtung wird gelöst.
• Die Spannvorrichtung kann beispielsweise aus Gewindestiften bestehen, welche durch die Sandwichstruktur des Ausgleichsblocks hindurchragen und mittels Schrauben die Ausgleichsblöcke zusammenpressen.
• Alternativ sind auch Spannvorrichtungen auf Basis von Klammern, Nietverbindungen oder mit Schnappverschlüssen denkbar.
Bezugszeichenliste

1

äußere Wicklungslage

2

Arm des oberen Sternhalters

3

Ausgleichsblock

4

Oberer Isolierstoffblock

5

Elastomerblock

6

unterer Isolierstoffblock

7

Spannvorrichtung

Claims (3)

1. Luftdrosselspule mit einem Ausgleichsblock zwischen einem Wicklungsende und einem oberen Sternarm der Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, dass der Aus-gleichsblock (3) eine Sandwichstruktur mit einem oberen Isolierstoffblock (4), einem unteren Isolierstoffblock (6) und einem dazwischen liegenden Elastomerblock (5) umfasst, wobei der obere Sternarm der Luftdrosselspule und der Ausgleichsblock (3) mittels Kammverbindung formschlüssig verbunden sind, wobei der Sternarm eine rechteckige Ausnehmung aufweist, deren Breite der Breite des Ausgleichsblocks entspricht und deren Höhe einem Teil der Höhe des oberen Isolierstoffblocks des Ausgleichsblocks entspricht, und der Ausgleichsblock als Gegenstück eine Nut zur Aufnahme des Abschnitts des Sternarms oberhalb der rechteckigen Ausnehmung aufweist.
2. Ausgleichsblock (3) konfiguriert für eine Luftdrosselspule, der eine Sandwichstruktur mit einem oberen Isolierstoffblock (4), einem unteren Isolierstoffblock (6) und einem dazwischen liegenden Elastomerblock (5) umfasst, wobei der Ausgleichsblock (3) eine Nut aufweist, wobei der Ausgleichsblock (3) mittels Kammverbindung mit einem oberen Sternarm der Luftdrosselspule formschlüssig verbindbar ist, wobei der obere Sternarm eine rechteckige Ausnehmung aufweist, deren Breite der Breite des Ausgleichsblocks entspricht und deren Höhe einem Teil der Höhe des oberen Isolierstoffblocks des Ausgleichsblocks entspricht, so dass der Ausgleichsblock (3) zwischen einem Wicklungsende und dem oberen Sternarm (2) der Luftdrosselspule anordenbar ist und wobei die Nut zur Aufnahme des Abschnitts des Sternarms oberhalb der rechteckigen Ausnehmung ausgebildet ist.
3. Verfahren zur Montage eines Ausgleichsblocks (3) in einer Luftdrosselspule nach Anspruch 1, mit folgenden Verfahrensschritten:

   - der Ausgleichsblock (3) wird mittels einer Spannvorrichtung (7) komprimiert,

   - er wird in die vorgesehene Position zwischen einem Wicklungsende und einem oberen Sternarm (2) der Luftdrosselspule eingefügt, so dass der obere Sternarm (2) der Luftdrosselspule und der Ausgleichsblock mittels der Kammverbindung formschlüssig verbunden sind,

   - die Spannvorrichtung (7) wird gelöst.

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