NO811694L - Vaeskeisolert transformator. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en isolasjonsvæskekjølt båndvikling for en transformator eller reaktor av den type som er angitt i innledningen til patentkrav 1.

Det er kjent å avkjøle de indre deler av den vikling av båndformet, elektrisk ledende materiale i en væskeisolert transformator eller reaktor ved å bringe isolasjonsvæsken til å sirkulere gjennom spesielle kanaler som er anordnet i viklingen. En kjent måte for tilveiebringelse av kjølekanaler som strekker seg fra viklingens ene ende til dens andre ende, er at det parallelt med viklingens symmetriakse og på innbyrdes avstand fra hverandre anordnes ribber-av pressspan mellom to på hverandre, følgende vindinger av det båndformede materiale i viklingen. For å muliggjøre anbringelse av ribbene med en rimelig arbeids-innsats, er ribbene da fastlimt til en side av^^presspanark til en såkalt ribbematte, hvilket medfører at presspanarket danner en mot viklingen anliggende vegg i kanalen.

Ribber benyttes også i barriereisolasjoner av presspanark og olje mellom deler med forskjellig potensial,

f. eks. mellom en vikling og en utenfor denne beliggende annen vikling, i en transformator, for å tilveiebringe nødvendige avstander mellom presspanarkene i barriereisola-sjoren. Som erstatning for sådanne barriereisolasjoner har man for sylindriske barriereisolasjoner foreslått å benytte korrugerte presspanark sammen med slette presspanark, idet de sistnevnte ark er plassert mellom de korrugerte ark.

De slette ark sikrer at bølger i et korrugert ark ikke

synker inn i deler i et tilgrensende korrugert art, og dermed at langsgående rom for olje dannes mellom arkene. Korrugerte presspanark er ikke anvendelige for å tilveiebringe kjølekanaler i båndviklinger, på grunn av at de ikke har tilstrekkelig formstabilitet. Ribber eller alter-native materialer for tilveiebringelse av kjølekanaler i en båncfcmvikling.må nemlig kunne motstå et høyt trykk. Dette beror på at det båndformede materiale må vikles med strekk-forspenning for å tilveiebringe et så stort radialt trykk at viklingen blir homogen og klaringsfri selv om lederen

ikke er helt plan ved påviklingen, og videre på at store, radialt rettede krefter oppstår ved kortslutning.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse har det vist seg mulig å tilveiebringe kjøling av en båndvikling ved anvendelse av et kjøleelement som har vesentlige for-deler i forhold til den beskrevne, kjente ribbematte. Det nye kjøleelement gir således bedre avkjøling da det tillater direkte kontakt mellom isolasjonsvæske og vikling, dvs. det forekommer ikke noe presspansjikt mellom isolasjonsvæsken og viklingen. Kjøleelementet er dessuten billigere ved at det kan fremstilles med kontinuerlige prosesser, i motsetning til hva som er tilfellet med en ribbematte der ribbene må. limes på presspanarket på manuell måte. Videre trenger ikke kjøleelementene, slik som en ribbematte, å inneholde nee lim som kan innvirke skadelig på den dielektriske hold-fasthet. I motsetning til korrugerte ark har kjøleelementet videre tilstrekkelig formstabilitet.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en isolasjonsvæskekjølt båndvikling for en transformator eller reaktor som inneholder minst et kjøleelement som er anordnet mellom to på hverandre følgende vindinger eller deler av vindinger av båndet i viklingen, eller anordnet innenfor den innerste vinding av båndet i viklingen eller anordnet utenfor den ytterste vinding av båndet i viklingen, og omfatter med hverandre forbundne, langstrakte, parallelle og på avstand fra hverandre i sideretningen anordnede avstandselementer som holder de.to vindinger hhv. deler av vindingene av båndet på avstand fra hverandre for dannelse av kanaler mellom dem, henholdsvis som danner kanaler innenfor den innerste vinding av båndet henholdsvis som danner kanaler utenfor den ytterste vinding av båndet,

for transport av isolasjonsvæske fra båndviklingens ene endeflate til dens andre endeflate, hvilken båndvikling er kjennetegnet ved at avstandselementene er forbundet med hverandre i sideretningen ved hjelp av forbindelsesstykker som er beliggende på avstand fra plan gjennom mot båndet • vendende overflater av avstandselementene.

I en foretrukket utførelse omfatter kjøleele-mentet en presspanplate i hvilken spor er uttatt fra begge sider og gjenværende materiale ved sporenes sider utgjør avstandselemeriter og gjenværende materiale i sporenes bunn utgjør forbindelsesstykker. Et slikt kjøleelement kan fremstilles på enkel måte f.eks. ved at presspanplaten

føres forbi et antall på dens underside og et antall på

dens overside anordnede, parallelle sagblad. Spillet eller avfallet ved sagingen kari siden anvendes fer å fremstille nye presspanplater.

Det er imidlertid mulig å benytte andre isola-sjonsmaterialer enn presspan i kjøleelementene, blant annet flere termoplaster, såsom polyetylenglykoltereftalat, polykarbonat og polyimid, eventuelt forsynt<m>f<c>ibrøse eller pulverformede fyllmidler, såsom glassfiber og kritt. Kjøleelementer av termoplaster formes fortrinnsvis ved ekstrudering, men kan også fremstilles av plater på samme måte som beskrevet for presspan med gjenvinning av avfallet ved sagingen. Det er også mulig å benvtte herdeplåster,

f. eks. glassfiberarmert polyester, i kjøleelementene, og i.visse tilfeller også tre. Det er også mulig å benytte metalliske materialer, såsom aluminium, i kjøleelementene under forutsetning av at kjøleelementet omgis med isolasjonsmateriale på begge sidei og at det ikke bringes til å danne en lukket vinding i viklingen. Det kan da være mulig

å erstatte en vinding (eller en del av en vinding eller flere vindinger) av ledermaterialet i båndviklingen ved at kjøleelementet forbindes med ledermaterialet langs to tverrgående kanter regnet i båndets viklingsretning.

Båndet i båndviklingen inneholder et sjiktformet, elektrisk ledende materiale og et i det minste på ledermate-rialets ene side anordnet, sjiktformet isolasjonsmateriale. Ledermaterialet utgjøres fortrinnsvis av en metallfolie,

f.eks. en folie av aluminium eller kobber, som for kraft-transformatorer normalt har en tykkelse på mellom 5 og 3000 ym. Isolasjonsmaterialet utgjøres fortrinnsvis av en film av en polymer som kontinuerlig kan tåle en temperatur på minst 90°C. Som eksempel på passende polymerer i filmen kan nevnes blant annet polyetylenglykoltereftalat, polykarbonat og polyimid. Passende tykkelse av filmen er 5 - 200 ym, fortrinnsvis 10 - 100 ym.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det føl-gende i forbindelse med utførelseseksempler under hen-visning til tegningen, der fig. 1 viser et kjøleelement for en båndvikling ifølge den foreliggende oppfinnelse i et snitt vinkelrett på aksen i den vikling- der kjøleelementet skal benyttes, fig. 2 viser skjematisk en anordning for fremstilling åv ét kjøleelement ifølge fig. 1, fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en transformatorkjerne med to båndviklinger, fig. 4 viser anordningen ifølge fig. 3 i lengde^-snitt, og fig. 5 viser i større målestokk en del av et snitt vinkelrett på aksen i en av viklingene ifølge fig. 3 bg 4.

Kjøleelementet 10 ifølge fig. 1, som er vist i et snitt vinkelrett på lengderetningen, har avstandselementer 11 som strekker seg langs kjøleelementets hele lengde, samt mellom disse anordnede forbindelsesstykker 12 som likeledes strekker seg langs kjøleelementets hele lengde. Avstands-elémentnes høyde h er hensiktsmessig 1 - 10 mm og fortrinnsvis 2-6 mm. Deres bredde b er hensiktsmessig 1-10 mm og fortrinnsvis 2 - 6 mm, mens avstanden d mellom tilgrensede avstandselementer hensiktsmessig er 1 - 10 mm og fortrinnsvis 2-6 mm. Forbindélsesstykkets tykkelse t -er hensiktsmessig 0,05 - 5 mm og fortrinnsvis 0,1 - 3 mm, dog høyst 90% av

avstandselementets høyde h.

Fremstillingen av et kjøleelement ifølge fig. 1 kan med fordel skje på den måte som er vist på fig. 2 dersom kjøleelementet består av presspan. En presspanplate 13 føres mellom støtteruller 14 forbi et antall på presspanplatens overside anordnede, parallelle sagblad 15 som tilveiebringer spor i platen (betegnet 16 på fig. 1), og forbi et antall på presspanplatens underside anordnede, parallelle sagblad 17 som tilveiebringer spor i platen (betegnet 18

på fig. 1). Gjenværende materiale ved sidene av sporene på oversiden og undersiden danner avstandselementene 11,

og gjenværende materiale i bunnen av sporene danner forbindelsesstykkene 12 av hvilke ett er vist strektegnet på fig'. 2.

Fig. 3 og 4 viser et ben 19a samt øvre og nedre åk 19b og.19c av en jernkjerne i en krafttransformator.

Kjernebenet 19a er omsluttet av den indre vikling 21 i form av en lavspenningsvikling og av en ytre vikling 22 i form av en høyspenningsvikling. Begge viklinger er båndviklinger og de er anordnet koaksialt med et mellomliggende, sylindrisk rom i hvilket ribber 23 av presspan,.bakelitt eller glassfiberarmert polyester er anordnet parallelt méd viklingenes akse. Innerviklingen er viklet på en malsylinder 24. I innerviklingen er anordnet to kjøleelementer 25 og 26 og i ytterviklingen er anordnet to kjøleelementer 27 og 28 ifølge oppfinnelsen. Disse kjøleelementer er alle av samme type hvorfor ett av disse, nemlig elementet 25, er vist i større målestokk på fig..5- sammen med de nærmeste omgivende deler av viklingen 21.

Viklingen 21 ifølge fig. 5 er oppbygget av flere vindinger av et bånd bestående av en folie 30 av metall og av en isolasjonsfilm 31. Mellom to på hverandre følgende vindinger av båndet er et kjøleelement 10 av den på fig. 1 og 2 viste type anordnet med avstandselementene 11 •<l>ik.som forbindelsesstykkene 12 løpende parallelt med viklingens akse og langs viklingens hele lengde. Avstandselementene

har i det viste eksempel en høyde h på 4 mm og en bredde b på 3 mm, og avstanden d mellom elementene er 4 mm. Tykkel-sen t av forbindelsesstykkene er 0,2 mm. Slik det fremgår av figuren, holder avstandselementene de nærmest disse beliggende vindinger av båndet i viklingen på avstand fra hverandre, slik at det er dannet kanaler 32 og 33. Isolasjonsvæske, f.eks. transformatorolje, ledes i disse kanaler

gjennom viklingen 21 (liksom gjennom viklingen 22). Isolasjonsvæsken ledes fra en ringformet tilførselsanordning 34 for væske ved viklingens ene endeflate 35 til dens andre endeflate 36 (fig. 4). På grunn av at forbindelsesstykkene 12 er beliggendé på avstand fra plan gjennom de overflater

av avstandselementene 11 som er vendt mot båndet, og ligger an mot båndet i viklingen, er isolasjonsvæsken i kanalene 32 og 33 i direkte kontakt med båndet i viklingen, dvs.

uten at noe presspanmateriale befinner seg mellom bånd og isolasjonsvæske.. Dette gir en meget effektiv kjøling av viklingen. Transporten av isolasjonsvæske kan besørges av en pumpe som er anordnet i en sirkulasjonskrets som dessuten omfatter tilførselsanordningen 34, kjølekanalene 32 og 33 i viklingene og rommet 37 utenfor viklingene i transformatorkappen.

Avstandselementene 11 med forbindelsesstykkene 12 kan også anordnes slik at de forløper på annen måte,

f. eks. skruelinjeformet mellom båndvindingene fra den ene endeflate 35 til den andre endeflate 36. Videre kan forbindelsesstykkene 12 anordnes langs bare en del av avstands-elementenes lengde, f. eks. bestå av korte stykker anordnet med mellomliggende tomrom uten materiale, med det resultat at det oppstår forbindelse mellom kanaler 32 og 33. Avstandselementene 11 kan videre .være forsynt med tverrgående hakk eller innsnitt slik at det oppstår forbindelse mellom to tilgrensende kanaler 32 eller mellom to tilgrensende kanaler 33. Videre trenger ikke kjøleelementet å utgjøre en eneste enhet som strekker seg fra viklingens ene ende til dens andre ende, men kan bestå av flere deler som har kortere utstrekning i viklingens akseretning og er anordnet etter hverandre i viklingens akseretning. Kjøleelementet trenger heller ikke å utgjøre en enhet i båndets viklingsretning, men kan bestå av flere deler som er anordnet etter hverandre i den nevnte retning.

I stedet for eller foruten å være anordnet mellom vindinger av båndet i en vikling, kan et kjøleelement ifølge oppfinnelsen være anordnet innenfor den innerste vinding av båndet i viklingen, f.eks. mellom malsylinderen 24 og viklingen 21 (fig. 3 og 4), og/eller utenfor den ytterste vinding av båndet i viklingen, f.eks. mellom viklingen 21 og ribbene 23.

Claims (2)

1. Isolasjonsvæskekjølt båndvikling (21, 22) for en transformator eller reaktor som inneholder minst ett kjøleelement (10, 25, 26, 27, 28) som er anordnet mellom to på hverandre følgende vindinger eller deler av vindinger av båndet (30, 31) i viklingen, eller anordnet innenfor den innerste vinding av båndet i viklingen eller anordnet uten- .

   for den ytterste vinding av båndet i viklingen, og omfatter med hverandre forbundne, langstrakte, parallelle og på avstand fra hverandre i sideretningen anordnede avstandselementer (11) som holder de to vindinger hhv. deler av vindingene av båndet på avstand fra hverandre for dannelse av kanaler (32, 33) mellom dem, henholdsvis som danner kanaler innenfor den innerste vinding.av båndet henholdsvis som danner kanaler utenfor den ytterste vinding av båndet, for transport av isolasjonsvæske fra båndviklingens ene endeflate til dens andre endeflate, karakterisert ved at avstandselementene (11) er forbundet med hverandre i sideretningen ved hjelp av forbindelsesstykker (12) som er beliggende på avstand fra plan gjennom mot båndet vendende overflater av avstandselementene.
2. 2. Båndvikling ifølge krav 1, karakterisert ved at kjø leelementet (10) omfatter en presspanplate (13) i hvilken spor (16, 18) er uttatt fra begge sider, idet gjenværende materiale ved sidene av sporene utgjør avstandselementer (11) og gjenværende materiale i bunnen av sporene utgjør forbindelsesstykker (12).